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FePt石墨烯复合材料的制备及其电催化性能研究
摘要：
本文报道了一种FePt石墨烯复合材料的制备方法，并研究了其电催化性能。首先，利用氢气还原法制备了FePt纳米颗粒，并将其与石墨烯进行复合。通过透射电镜、X射线衍射、热重分析、傅里叶变换红外光谱以及扫描电子显微镜对复合材料进行表征，发现FePt纳米颗粒被均匀地分布在石墨烯表面上。接着，以还原电位为-0.8V（vs.SCE）的3mMH2O2为探针物质，在循环伏安法测定中研究了FePt石墨烯复合材料在氧还原反应中的电催化活性。实验结果表明，与FePt纳米颗粒相比，FePt石墨烯复合材料具有更好的电催化性能。当FePt石墨烯复合材料的质量加载量为1.0mg/cm2时，其电催化性能最佳，峰电流密度为0.99mA/cm2。这种具有优良电催化性能的FePt石墨烯复合材料具有广泛的应用前景。
关键词：FePt石墨烯复合材料；制备；电催化性能；氧还原反应
Abstract：
Inthispaper,aFePtgraphenecompositematerialwassynthesizedanditselectrocatalyticperformancewasstudied.Firstly,FePtnanoparticlesweresynthesizedbyhydrogenreductionmethodandthencoupledwithgraphene.Thecompositematerialwascharacterizedbytransmissionelectronmicroscopy,X-raydiffraction,thermogravimetricanalysis,Fouriertransforminfraredspectroscopyandscanningelectronmicroscopy.ItwasfoundthatFePtnanoparticleswereuniformlydistributedonthesurfaceofgraphene.TheelectrocatalyticactivityofFePtgraphenecompositewasinvestigatedbycyclicvoltammetryusing3mMH2O2astheprobesubstanceatareductionpotentialof-0.8V(vs.SCE).ExperimentalresultsshowedthatFePtgraphenecompositeexhibitedbetterelectrocatalyticactivitycomparedwithFePtnanoparticles.WhentheloadingmassofFePtgraphenecompositewas1.0mg/cm2,itselectrocatalyticperformancewasoptimalwithapeakcurrentdensityof0.99mA/cm2.ThisFePtgraphenecompositematerialwithexcellentelectrocatalyticperformancehaswideapplicationprospects.
Keywords:FePtgraphenecompositematerial;synthesis;electrocatalyticperformance;oxygenreductionreaction(ORR)
正文：
一、引言
氧还原反应（ORR）作为重要的电化学反应，已被广泛应用于燃料电池、金属空气电池、药物代谢等领域。直接催化ORR的电催化剂对于提高能源转换效率具有很大的意义。因此，寻找高效、稳定、低成本的电催化剂是当前的热点问题。
传统的铂族金属催化剂由于价格昂贵、稀缺等原因，限制了其在工业上的应用。因此，目前研究逐渐将焦点转向了非铂族金属催化剂和碳基复合材料上。例如，Co、Fe、Ni等过渡金属及其合金被普遍作为铂族金属催化剂的替代品，受到了广泛的研究。石墨烯由于其高比表面积、优异的导电性、化学稳定等优点，已成为制备电催化剂的优良载体材料。
FePt是一种具有晶格吸氧特性的催化剂，被广泛用于ORR反应的研究。由于其存在噪声影响、弱磁性等问题，对FePt纳米颗粒的二次改性研究也受到了广泛的关注。而将FePt与石墨烯复合材料制备后，由于较大的比表面积，有望在ORR反应中发挥更好的电催化性能。
本文利用氢气还原法制备出FePt纳米颗粒，将其与石墨烯进行复合得到FePt石墨烯复合材料，并对其进行表征和电催化性能研究，探讨了该材料在ORR反应中的应用前景。
二、实验部分
1.材料制备
石墨烯的制备：使用石墨烯氧化物（GO）作为前驱体，采用哈弗曼法制备石墨烯