石墨烯和铂/石墨烯的合成及其表征

以天然鳞状石墨为原料,采用化学氧化法合成氧化石墨,在此基础上采用低温热解膨胀结合微波加热乙二醇还原法合成石墨烯(Gr)以及铂/石墨烯(Pt/Gr)复合材料。SEM和TEM显示所制备的石墨烯为层状结构的半透明薄膜。采用X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)分别确定氧化石墨、膨胀石墨及石墨烯表面含氧官能团的数量和性质。以所制备的碳氧原子比5.94的石墨烯作为载体制备出可用于质子交换膜燃料电池的高负载量的Pt/Gr催化剂,在铂载量高达60%时,表面铂粒子依然具有高分散性,平均粒径为3.8 nm。

铂/石墨烯复合材料的合成及性能表征

以天然鳞状石墨为原料,采用化学氧化法合成氧化石墨,再经低温热解膨胀得到膨胀石墨;采用微波加热乙二醇法同时还原膨胀石墨和PtClO26-离子得到铂/石墨烯(Pt/Gr)复合材料。分析了反应前溶液的pH值、微波加热时间以及乙二醇中水含量对Pt/Gr结构及催化性能的影响。通过循环伏安法对Pt/Gr的电化学性能进行了表征。采用透射电镜和扫描电镜观察了Gr和Pt/Gr的表面结构。研究结果表明,在优化的实验条件下可以得到高负载量高分散性的Pt/Gr纳米复合材料。实验得到的40%(质量分数)Pt/Gr的Pt粒子粒径分布在3.0～3.3nm范围内,对氢电极和氧电极反应有高催化活性,可作为质子交换膜燃料电池的电催化剂。