聚吡咯功能化石墨烯及其在生物燃料電池陰極上的應(yīng)用.pdf

1、目的：
　　“能源危機”和“溫室效應(yīng)”越來越威脅到人類的生存。新能源如燃料電池的開發(fā)，有望很好的解決這些問題，引起了科研人員的廣泛關(guān)注。燃料電池陰極反應(yīng)氧還原反應(yīng)的效率，在很大程度上決定了燃料電池的效率。當(dāng)前最廣泛使用的氧還原反應(yīng)的催化劑為貴金屬鉑。但是鉑基催化劑價格昂貴，長時間活性容易下降，并且自然界中儲量有限。因此開發(fā)新型低廉，高效，穩(wěn)定的非貴金屬甚至非金屬氧還原催化劑已經(jīng)成為近兩年的研究熱點。石墨烯具有獨特的結(jié)構(gòu)和理化性能，

2、我們在前期研究中發(fā)現(xiàn)，由化學(xué)氣相沉積法制備的氮摻雜的石墨烯具有非常優(yōu)異的氧還原催化性能。本研究在此基礎(chǔ)上，使用邊緣功能化球磨法一步制備得到聚吡咯功能化的含氮石墨烯(PPy-NG)，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能表征。研究發(fā)現(xiàn)，所制備的PPy-NG具有優(yōu)異的電化學(xué)活性和氧還原催化性能。
　　方法：
　　1.聚吡咯功能化石墨烯的制備:
　　將一定量的石墨粉(10mg)和吡咯單體(200μl)加入到球磨罐體之中，在常

3、溫常壓下，以一定速度連續(xù)球磨5小時。然后用乙醇將球磨后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移，經(jīng)過離心，再溶解，超聲，透析，最后得到PPy-NG。
　　2.聚吡咯功能化石墨烯的表征:
　　將制備的PPy-NG按相應(yīng)測試樣品要求制樣后進(jìn)行測試，形貌表征:原子力顯微鏡(AFM)。結(jié)構(gòu)分析:拉曼光譜儀(Raman)，紅外光譜儀(FTIR)，紫外光譜儀(UV)，熱重分析(TGA)，X射線光電子能譜(XPS)和X射線衍射分析(XRD)。電化學(xué)活性表征:循環(huán)伏安法

4、(CV)。
　　3.聚吡咯功能化石墨烯在氧還原方面的應(yīng)用
　　將一定量的PPy-NG滴在拋光清潔后的旋轉(zhuǎn)圓盤玻碳盤電極上，自然干燥后在電化學(xué)工作站進(jìn)行電化學(xué)性能表征。在氧飽和的1M KOH電解質(zhì)溶液中進(jìn)行測試，使用參比電極為Hg/HgCl電極，對電極為鉑絲電極，以50mV/S的速率在-0.1V到-0.7V之間進(jìn)行線性掃描。
　　結(jié)果：
　　1.通過邊緣功能化球磨法成功的一步合成聚吡咯功能化石墨烯，含氮量高，結(jié)構(gòu)完