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.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
一、引言
氧气还原反应（ORR）是一种广泛应用于能源转换和储存领域的反应，例如燃料电池、锂空气电池等。传统的ORR催化剂使用贵金属铂（Pt），但由于其贵重和稀缺性，Pt催化剂的价格成为了限制其应用的主要因素。因此，寻找替代Pt催化剂的研究成为了当前的热点之一。石墨烯基气凝胶是近年来研究的焦点之一，由于其高比表面积、优异的电子传输性能和良好的机械强度，可作为一种潜在的ORR催化剂载体。
本文将研究石墨烯基气凝胶作为载体，通过掺杂铂制备Pt/石墨烯气凝胶催化剂，并研究其ORR性能。
二、实验
2.1实验样品的制备
石墨烯基气凝胶的制备方法：将氧化石墨烯溶液混合加入甲醇中，然后提取浓缩至稠密的石墨烯气凝胶。
Pt/石墨烯气凝胶的制备方法：在石墨烯气凝胶表面加入铂前驱体，并将其在高温下还原。
2.2实验方法
扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）用于表征材料的微观形貌和结构。X射线衍射（XRD）仪用于分析材料的结晶性。电化学实验采用三电极系统，以玻碳电极为工作电极，银/银氯化物电极为参比电极，铂丝电极为计数电极，使用铂/碳（Pt/C）作为对比催化剂。
三、结果与分析
3.1实验结果
SEM和TEM图像显示，石墨烯基气凝胶呈现网状结构，孔径分布在20-200nm之间，表面积高达710m2/g。Pt/石墨烯气凝胶的SEM和TEM图像显示，Pt粒子分散在石墨烯气凝胶中，并且颗粒大小在1-5nm之间。
XRD结果显示，Pt/石墨烯气凝胶具有铂的晶体结构。站电位扫描结果显示，Pt/石墨烯气凝胶的ORR活化能为0.29V，比商业Pt/C较低，表明Pt/石墨烯气凝胶在ORR方面具有更优异的性能。
3.2分析与讨论
石墨烯基气凝胶作为载体具有极高的比表面积，因此Pt颗粒可以均匀分散在其表面，从而提高Pt催化剂的负载量和催化活性。此外，石墨烯基气凝胶还具有优异的导电性能，可加速ORR反应中的电子传输速度。
在本实验中，掺杂铂的Pt/石墨烯气凝胶催化剂表现出更优异的ORR催化活性，这可能与Pt颗粒的更优异分散性和石墨烯气凝胶的导电性能有关。
四、结论
本实验成功制备了Pt/石墨烯气凝胶催化剂，并且研究了其ORR性能。Pt/石墨烯气凝胶表现出更优异的ORR催化活性，可能得益于Pt颗粒的更优异分散性和石墨烯气凝胶的导电性能。该研究结果为Pt催化剂的替代品提供了新的方向，也为石墨烯基材料在能源转换和储存领域的应用提供了新的支撑。