铂石墨烯复合纳米电极的制备及对甲醇电催化性能测定.pdf

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1、铂/石墨烯复合纳米电极的制备及对甲醇电催化性能测定穆雪梅2015年01月中图分类号：O646UDC分类号：544铂/石墨烯复合纳米电极的制备及对甲醇电催化性能测定作者姓名穆雪梅学院名称化学学院指导教师吕桂琴副教授答辩委员会主席李泽生教授申请学位理学硕士学科专业化学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月PreparationofPt/GrapheneNanocompositeElectrodeanditsElectrocatalyticPerformanceforMethanolOxid

2、ationCandidateName：XuemeiMuSchoolorDepartment:SchoolofChemistryFacultyMentor:Prof.GuiqinLvChair,ThesisCommittee：Prof.ZeshengLiDegreeApplied:MasterofScienceMajor：ChemistryDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提

3、交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要直接甲醇燃料电池具有能量密度高、操作温度低和启动快等优点，作为能量转换装置近年来倍受研究者的青睐。然而直接甲醇燃料电池阳极的铂催化剂成本

4、高、活性低和稳定性差等问题严重制约了其商业化发展。因此，开发经济高效的铂催化剂成为直接甲醇燃料电池的重要研究课题。本论文主要研究铂/石墨烯复合纳米电极的制备及其对甲醇电催化氧化的电化学性能，内容包括：1.采用无毒的抗坏血酸为还原剂，通过超声法一步制备得到铂/石墨烯复合纳米材料，通过测定其溶液紫外可见吸收光谱、X-射线粉末衍射和扫描电子显微镜对结构和形貌进行表征，结果表明铂纳米颗粒均匀分散于石墨烯表面。2．将铂/石墨烯纳米复合材料涂覆于玻碳电极表面，采用循环伏安法、计时电流法、计时电量法和交流阻抗法

5、测定修饰电极对甲醇在酸性溶液中的电催化氧化性能，并与纯铂纳米修饰电极进行对比。电化学表征结果表明：甲醇在酸性溶液中的阳极氧化过程属于扩散控制过程，铂/石墨烯复合纳米电极对甲醇的电催化氧化具有更高的催化活性、长期稳定性以及更优异的电荷传输性能；控制阶跃电位，测得298K时浓度-1-1-92为0.5mol·LCH3OH在0.5mol·LH2SO4溶液中的扩散系数为1.37×10cm/s，同时测定得到在不同阶跃电位下阳极氧化反应的速率常数k。f关键词：铂/石墨烯；甲醇；电催化；循环伏安；计时电流；计时电

6、量；交流阻抗I北京理工大学硕士学位论文AbstractDirectmethanolfuelcellisoneofthemostpopularprojectsinthefieldoffuelcellsinrecentyears,whichhasadvantagesofhighenergydensity,lowoperatingtemperature,startfastandsoon.However,itscommercialdevelopmentisseverelyrestrictedbythehi

7、ghcost,lowactivityandpoorstabilityofthePtcatalyst.Therefore,thedevelopmentsofeconomicandefficientcatalystsbecomeanimportanttopicofdirectmethanolfuelcellresearch.ThethesisstudiesthepreparationofPt/graphenenanocompositeelectrodeanditselectrocatalyticper

8、formanceformethanoloxidation,whichspecificallyincludes:1.ThePt/graphenenanocompositewaspreparedbyultrasonicmethodwiththenon-toxicascorbicacidasreducingagentwithinone-stepprocess.Thestructureandmorphologiesoftheobtainedcatalystswerecharacterize