[發(fā)明專利]一種提高石墨烯電催化制氫活性的方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110759471.0 | 申請(qǐng)日： | 2021-07-05 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN113652699B | 公開(kāi)（公告）日： | 2023-08-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張偉英;李越湘;梅香;彭紹琴 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 南昌大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C25B1/04 | 分類號(hào)： | C25B1/04;C25B11/065;C25B11/075;C01B32/192 |
| 代理公司： | 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246 | 代理人： | 龔燮英 |
| 地址： | 330000 江西省*** | 國(guó)省代碼： | 江西;36 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 提高 石墨 電催化 活性 方法 | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高石墨烯電催化制氫活性的方法，方法包括以下步驟：S1、以石墨為原料，化學(xué)氧化法制備氧化石墨烯；S2、將步驟S1制得的所述氧化石墨烯通過(guò)化學(xué)還原法制得還原氧化石墨烯；S3、采用多次線性伏安掃描法處理步驟S2制得的所述還原氧化石墨烯。本發(fā)明未對(duì)石墨烯進(jìn)行任何的化學(xué)修飾及改性，只是通過(guò)多次的線性伏安掃描進(jìn)行活化，大幅度提高了石墨烯電催化析氫電流，可以替代貴金屬Pt/C催化劑進(jìn)行電催化水解制氫。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高石墨烯電催化制氫活性的方法。
背景技術(shù)
為解決日益嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題，開(kāi)發(fā)清潔、高效的氫能是一條可持續(xù)、有前景的方法。石墨烯由于其碳原子構(gòu)成的單層片狀特殊結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的性質(zhì)，如高的理論比表面積、優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、良好的柔韌性和高的電導(dǎo)率等，在光催化及電催化產(chǎn)氫有著有令人振奮的應(yīng)用前景。
電解水、光催化、光電催化分解水制氫，都需要制氫催化劑。目前最好的制氫催化劑是金屬鉑，但鉑價(jià)格昂貴，在地殼中含量稀少，勢(shì)必限制了工業(yè)化制氫。因此，尋找高效、廉價(jià)替代品對(duì)實(shí)際工業(yè)化有重要的意義。
通過(guò)還原氧化石墨烯是制備石墨烯是一條重要的，低成本的途徑，得到的石墨烯用于電催化產(chǎn)氫。Yanguang?Li等人在Journal?ofAmerican?Chemistry?Society，133，7296，2011中報(bào)道，將還原氧化石墨烯修飾在玻碳電極上，在0.5mol/L?H2SO4進(jìn)行線性伏安掃描，結(jié)果顯示即使在很負(fù)電壓下，析氫電流依然很小。因此不少文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)石墨烯進(jìn)行改性。Yao?Zheng等人在Nature?Communication，4，4783，2014報(bào)道，N摻雜石墨烯在過(guò)電壓為-0.56V?vs?RHE，電流密度為10mA/cm2。Bhaskar?R.Sathe等人在Catalysis?ScienceTechnology，4，2023，2014中報(bào)道，將B摻雜石墨烯修飾在玻碳電極上，在0.5mol/L的H2SO4溶液中進(jìn)行線性伏安掃描，結(jié)果顯示電流密度為10mA/cm2時(shí)，析氫過(guò)電壓為-0.46V?vs?RHE。Yuanfu?Chen等人在International?Journal?of?Hydrogen?Energy，42，2017報(bào)道了用Ar等離子體處理并N，S共摻得到了石墨烯泡沫，相比于未摻雜石墨烯泡沫電催化析氫活性有較大程度的提高，在10mA/cm2時(shí)，析氫過(guò)電位為-0.30V?vs?RHE。雖然摻雜改性石墨烯比未改性石墨烯在電催化產(chǎn)氫上有一定程度的提高，但是活性依然偏低，與傳統(tǒng)貴金屬Pt/C催化活性還有很大的差距。本發(fā)明未對(duì)石墨烯進(jìn)行任何化學(xué)修飾及改性，只是通過(guò)電化學(xué)方法：多次線性伏安掃描處理，大幅度減小了石墨烯電催化析氫過(guò)電位，在10mA/cm2電流密度時(shí)，析氫過(guò)電位大約為-110mV。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足與難題，本發(fā)明旨在提供一種提高石墨烯電催化制氫活性的方法。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種提高石墨烯電催化制氫活性的方法，該方法包括以下步驟：
S1、以石墨為原料，化學(xué)氧化法制備氧化石墨烯；
S2、將步驟S1制得的所述氧化石墨烯通過(guò)化學(xué)還原法制得還原氧化石墨烯；
S3、采用多次線性伏安掃描法處理步驟S2制得的所述還原氧化石墨烯。
步驟S2的化學(xué)還原法采用硼氫化鈉或水合肼作為還原劑；所述化學(xué)還原法為水熱法、溶劑熱法、氫氣熱輔助還原法、熱剝離法中任意一種。
步驟S3具體包括：
S31、將步驟S2制得的還原氧化石墨烯分散在分散劑中形成還原氧化石墨烯分散液，溶度為0.5～10mg/mL，分散劑為0.025～0.15wt％的Nafion水溶液；
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