氮掺杂还原氧化石墨烯负载铂催化剂的制备及甲醇电氧化性能
2014-09-21马俊红
物理化学学报 2014年7期
王 丽 马俊红,2,*
(1新疆大学化学化工学院,乌鲁木齐830046;2新疆大学应用化学研究所,先进功能材料自治区级重点实验室,乌鲁木齐830046)
1 引言
直接甲醇燃料电池(DMFC)因具有能量转化效率高、环境友好等特点,被视为21世纪最有潜力的新型能源.然而,目前DMFC使用的Pt基催化剂的成本高和稳定性较差限制了DMFC的商业化应用.当前DMFC主要使用的是碳承载Pt系列催化剂(Pt/C),该类催化剂使用高比表面积的碳载体材料实现催化剂活性组分Pt纳米颗粒的良好分散,与此同时,通过改变碳载体的表面结构和石墨化程度还能间接调变Pt电极催化剂的稳定性.目前常用的碳载体材料主要有碳黑、碳微球、碳纤维、碳纳米管,以及近些年来发现的石墨烯等.而石墨烯因具有独特的石墨化平面结构、高比表面积和良好的导电性等众多优异性质,有望成为DMFC电极催化剂的理想载体.
近来的研究表明,使用不同的杂原子,如N、P、B、S等对石墨烯进行掺杂,能够明显影响石墨烯的物理、化学及电子性质,1,2其中,对石墨烯进行N掺杂,一方面可以实现对石墨烯碳材料表面的电荷分布及表面缺陷程度的有效调变,3另一方面掺杂的N还对石墨烯负载的Pt催化剂纳米粒子的成核和生长,4,5以及Pt―C之间的相互作用产生影响,6从而进一步改变石墨烯基Pt电催化剂的性能.因此,N掺杂石墨烯碳材料作为电极催化剂的载体显示出很大的应用潜力.7-9目前实现石墨烯N掺杂的方法很多,如化学气相沉积(CVD)法,10该法能够通……
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