石墨烯基气凝胶载铂电催化剂的制备与氧气还原催化性能研究的任务书.docx

石墨烯基气凝胶载铂电催化剂的制备与氧气还原催化性能研究的任务书
一、任务背景
随着人类对环保、能源的需求逐渐增长，绿色能源研究逐渐升温。氢燃料电池因其清洁环保、高能量转化效率等特点备受瞩目。然而，氢燃料电池还原反应中的催化剂（如铂等贵金属）的高昂成本导致该技术的商业化应用还受到很大的压力。因此，如何寻找低成本、高催化活性的催化剂是氢能利用研究的重点之一。
石墨烯具有高比表面积、优异的导电性和化学稳定性等优点，是一种潜在的氧还原反应催化剂的载体。气凝胶是一种具有低密度、高孔隙度、大比表面积的先进材料，具有广泛的应用前景。石墨烯基气凝胶催化剂由于其独特的结构和性能，具有很大的潜力应用于氢燃料电池中。
二、任务目的
本任务的目的是制备石墨烯基气凝胶载铂电催化剂，并研究其氧气还原催化性能。
三、研究内容
1.制备石墨烯基气凝胶。采用热解法，以硝酸石墨为原料，通过气相沉积和化学气相沉积制备石墨烯。利用Sol-gel水凝胶法和溶胶-凝胶法制备气凝胶。在此基础上，采用冻干法（Freeze-drying）或超临界干燥法（Supercriticaldrying）制备石墨烯基气凝胶。
2.合成铂。采用化学还原法还原氯铂酸制备铂纳米粒子，调节还原剂浓度和反应温度等实验条件，控制铂粒子的大小。
3.制备石墨烯基气凝胶载铂电催化剂。将合成的铂钯纳米粒子负载到石墨烯基气凝胶之中，利用浸渍法或气相沉积法等方法制备催化剂。并通过适当的热处理，调节催化剂的形貌和晶体结构。
4.研究石墨烯基气凝胶载铂电催化剂的氧气还原催化性能。采用电化学技术，在恒流模式下测定催化剂的电化学表面积和比电容；采用循环伏安法测定氧气还原峰电位和氧气还原电流密度等参数，评价催化剂的氧气还原活性和稳定性，寻找优化催化活性的方案。
四、预期结果
1.成功制备石墨烯基气凝胶载铂电催化剂。
2.通过SEM、TEM等手段表征石墨烯基气凝胶载铂催化剂的形貌、晶体结构等。
3.研究石墨烯基气凝胶载铂催化剂的氧气还原催化性能，分析催化剂的结构-性能关系。
4.找到最佳比例的载体和贵金属铂，获得最高的氧气还原催化活性和稳定性。