[發(fā)明專利]石墨烯復合物、其在催化甲醇氧化中的應用、化學修飾電極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310460108.4
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103506161A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 王宗花;夏建飛;張菲菲;夏霖;史國玉;李延輝;夏延致
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;H01M4/92
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電分析化學技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石墨烯復合物、其在催化甲醇氧化中的應用、化學修飾電極及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著不可再生資源的日益匱乏以及現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對能源需求的日益增加，對于可再生資源的新能源開發(fā)和利用成為當今社會的緊迫課題。甲醇，由于其來源廣泛，價格低廉，近年來作為新能源利用形式已有較多研究，甲醇燃料電池就是其中之一。甲醇燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池中的一類，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料供給來源，而不需要甲醇、汽油及天然氣的重整制氫以供發(fā)電。甲醇燃料電池具有能量密度高、環(huán)境友好等特點，但催化劑中毒效應嚴重、催化效率低下，至今未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。因此對于廣大研究者來說，合成新型催化劑以提高催化劑的利用率和抗中毒性是實現(xiàn)甲醇燃料電池商業(yè)化的關(guān)鍵。

由于Pt基催化劑具有較好的催化性能，目前針對上述問題開展的工作主要包括優(yōu)化Pt的形貌和平均粒徑，Pt高活性面的合成，Pt基合金催化劑的合成以及新型載體的研究，以制備出具有較高催化劑利用率和較高抗中毒性能的Pt基催化劑。石墨烯，由于其較大的比表面積和優(yōu)異的導電性，以其作為燃料電池催化劑載體已引起廣泛研究。而石墨烯與催化劑的相互作用對于催化劑催化活性的表達具有重要影響，例如對于Pt、Pd／GN，Co₃O₄／GN和PtFe／GN的研究。這些研究都是將催化劑顆粒直接生長在石墨烯表面，欲最大化的提高二者的接觸面積，從而提高催化劑的催化性能。但其制備的催化劑顆粒缺乏粒徑和形貌控制，在一定程度上仍未能滿足工業(yè)化生產(chǎn)甲醇燃料電池催化劑的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯復合物、其在催化甲醇氧化中的應用、修飾電極及其制備方法，本發(fā)明提供的石墨烯復合物對于甲醇的催化氧化具有較高的電化學活性，具有較高的化學穩(wěn)定性和抗CO毒性。

本發(fā)明提供了一種石墨烯復合物，包括石墨烯層、設置于所述石墨烯層上的普魯士藍層和設置于所述普魯士藍層上的納米鉑顆粒。

優(yōu)選的，所述石墨烯層的厚度為100μm～200μm；

所述普魯士藍層的厚度為100μm～200μm；

所述納米鉑顆粒的平均粒徑為30nm～60nm。

優(yōu)選的，所述納米鉑顆粒的平均粒徑為40nm～55nm。

本發(fā)明提供了一種修飾電極，包括基底電極和修飾層；

所述基底電極為ITO電極；

所述修飾層為上述技術(shù)方案所述石墨烯復合物。

本發(fā)明提供了一種修飾電極的制備方法，包括以下步驟：

a)將石墨烯分散液涂覆于ITO基底電極的表面，干燥后得到石墨烯修飾ITO電極；

b)將所述石墨烯修飾ITO電極置于普魯士藍電解液中，第一電化學沉積得到普魯士藍-石墨烯修飾電極；

c)將所述普魯士藍-石墨烯修飾電極置于氯鉑酸溶液中，第二電化學沉積得到權(quán)利要求4所述修飾電極。

優(yōu)選的，所述步驟a)前還包括以下步驟：

將ITO基底電極依次在丙酮、乙醇和去離子水中超聲，干燥。

優(yōu)選的，所述石墨烯分散液的質(zhì)量濃度為0.5mg／mL～3mg/mL。

優(yōu)選的，所述普魯士藍電解液包括鐵氰化鉀、氯化鐵和電解質(zhì)；

所述第一電化學沉積為恒電位沉積。

優(yōu)選的，所述氯鉑酸溶液包括氯鉑酸和硫酸；

所述第二電化學沉積為恒電位沉積。

上述技術(shù)方案所述石墨烯復合物在催化甲醇氧化中的應用。