一步法制备还原态氧化石墨烯载铂纳米粒子及其对甲醇氧化的电催化性能

高海丽 李小龙 贺威 国瑞婷 柴博

引用本文: 高海丽, 李小龙, 贺威, 国瑞婷, 柴博. 一步法制备还原态氧化石墨烯载铂纳米粒子及其对甲醇氧化的电催化性能[J]. 物理化学学报, 2015, 31(11): 2117-2123. doi: 10.3866/PKU.WHXB201509181 shu
Citation:  GAO Hai-Li, LI Xiao-Long, HE Wei, GUO Rui-Ting, CHAI Bo. One-Step Synthesis of Reduced Graphene Oxide Supported Pt Nanoparticles and Its Electrocatalytic Activity for Methanol Oxidation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2015, 31(11): 2117-2123. doi: 10.3866/PKU.WHXB201509181 shu

一步法制备还原态氧化石墨烯载铂纳米粒子及其对甲醇氧化的电催化性能

    通讯作者: 高海丽
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(U1404201) (U1404201)

    全国大学生创新创业训练计划(201310462099) (201310462099)

    郑州轻工业学院青年骨干教师培养计划(2013XGGJS007) (2013XGGJS007)

    河南省教育厅重点项目(13A530362) (13A530362)

    郑州轻工业学院博士基金(2011BSJJ020)资助项目 (2011BSJJ020)

摘要: 以天然石墨为原料, 采用改进的Hummers法制备氧化石墨. 然后采用简单的一步化学还原法在乙二醇(EG)中同时还原氧化石墨烯(GO)和H2PtCl6制备高分散的铂/还原态氧化石墨烯(Pt/RGO)催化剂. 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对催化剂的微结构、组成和形貌进行表征.结果表明, GO已被还原成RGO, Pt纳米粒子均匀分散在RGO表面, 粒径约为2.3 nm. 采用循环伏安法和计时电流法评价催化剂对甲醇氧化的电催化性能, 测试结果表明, Pt/RGO催化剂对甲醇氧化的电催化活性和稳定性与Pt/C和Pt/CNT相比有了很大提高. 另外其对甲醇电催化氧化的循环伏安图中正扫峰电流密度(If)和反扫峰电流密度(Ib)的比值高达1.3, 分别是Pt/C和Pt/CNT催化剂的2.2和1.9倍, 表明Pt/RGO催化剂具有高的抗甲醇氧化中间体COad的中毒能力.

English

    1. [1]

      (1) Zhao, H. B.; Li, L.; Yang, J.; Zhang, Y. M. Electrochem. Commun. 2008, 10 (10), 1527. doi: 10.1016/j.elecom.2008.07.047(1) Zhao, H. B.; Li, L.; Yang, J.; Zhang, Y. M. Electrochem. Commun. 2008, 10 (10), 1527. doi: 10.1016/j.elecom.2008.07.047

    2. [2]

      (2) Hamel, C.; Garbarino, S. B.; Irissou, E. R.; Bichat, M. P.; Guay, D. J. Phys. Chem. C 2010, 114 (44), 18931. doi: 10.1021/jp105706y(2) Hamel, C.; Garbarino, S. B.; Irissou, E. R.; Bichat, M. P.; Guay, D. J. Phys. Chem. C 2010, 114 (44), 18931. doi: 10.1021/jp105706y

    3. [3]

      (3) Lee, S. H.; Kakati, N.; Jee, S. H.; Maiti, J.; Yoon, Y. S. Mater. Lett. 2011, 65 (21-22), 3281.(3) Lee, S. H.; Kakati, N.; Jee, S. H.; Maiti, J.; Yoon, Y. S. Mater. Lett. 2011, 65 (21-22), 3281.

    4. [4]

      (4) Navaee, A.; Salimi, A.; Soltanian, S.; Servati, P. J. Power Sources 2015, 277 (3), 268.(4) Navaee, A.; Salimi, A.; Soltanian, S.; Servati, P. J. Power Sources 2015, 277 (3), 268.

    5. [5]

      (5) Zhou, X.; Gan, Y.; Du, J.; Tian, D.; Zhang, R.; Yang, C.; Dai, Z. J. Power Sources 2013, 232 (6), 310.(5) Zhou, X.; Gan, Y.; Du, J.; Tian, D.; Zhang, R.; Yang, C.; Dai, Z. J. Power Sources 2013, 232 (6), 310.

    6. [6]

      (6) Cai, Z. X.; Liu, C. C.; Wu, G. H.; Chen, X. M.; Chen, X. Electrochim. Acta 2014, 127 (5), 377.(6) Cai, Z. X.; Liu, C. C.; Wu, G. H.; Chen, X. M.; Chen, X. Electrochim. Acta 2014, 127 (5), 377.

    7. [7]

      (7) Du, S.; Lu, Y.; Steinberger-Wilckens, R. Carbon 2014, 79 (11), 346.(7) Du, S.; Lu, Y.; Steinberger-Wilckens, R. Carbon 2014, 79 (11), 346.

    8. [8]

      (8) Gao, H.; Liao, S.; Zeng, J.; Xie, Y. J. Power Sources 2011, 196 (1), 54. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.07.040(8) Gao, H.; Liao, S.; Zeng, J.; Xie, Y. J. Power Sources 2011, 196 (1), 54. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.07.040

    9. [9]

      (9) Liu, A.; Yuan, M.; Zhao, M.; Lu, C.; Zhao, T.; Li, P.; Tang, W. J. Alloy. Compd. 2014, 586 (2), 99.(9) Liu, A.; Yuan, M.; Zhao, M.; Lu, C.; Zhao, T.; Li, P.; Tang, W. J. Alloy. Compd. 2014, 586 (2), 99.

    10. [10]

      (10) Zhang, Y.; Chang, G.; Shu, H.; Oyama, M.; Liu, X.; He, Y. J. Power Sources 2014, 262 (9), 279.(10) Zhang, Y.; Chang, G.; Shu, H.; Oyama, M.; Liu, X.; He, Y. J. Power Sources 2014, 262 (9), 279.

    11. [11]

      (11) Xu, C.; Hou, J.; Pang, X.; Li, X.; Zhu, M.; Tang, B. Int. J. Hydrog. Energy 2012, 37 (14), 10489. doi: 10.1016/j.ijhydene.2012.04.041(11) Xu, C.; Hou, J.; Pang, X.; Li, X.; Zhu, M.; Tang, B. Int. J. Hydrog. Energy 2012, 37 (14), 10489. doi: 10.1016/j.ijhydene.2012.04.041

    12. [12]

      (12) Liang, Q.; Zhang, L.; Cai, M.; Li, Y.; Jiang, K.; Zhang, X.; Shen, P. K. Electrochim. Acta 2013, 111 (11), 275.(12) Liang, Q.; Zhang, L.; Cai, M.; Li, Y.; Jiang, K.; Zhang, X.; Shen, P. K. Electrochim. Acta 2013, 111 (11), 275.

    13. [13]

      (13) Lu, J.; Zhou, Y.; Tian, X.; Xu, X.; Zhu, H.; Zhang, S.; Yuan, T. Appl. Surf. Sci. 2014, 317 (10), 284.(13) Lu, J.; Zhou, Y.; Tian, X.; Xu, X.; Zhu, H.; Zhang, S.; Yuan, T. Appl. Surf. Sci. 2014, 317 (10), 284.

    14. [14]

      (14) Liu, C. S.; Liu, X. C.; Wang, G. C.; Liang, R. P.; Qiu, J. D. J. Electroanal. Chem. 2014, 728 (8), 41.(14) Liu, C. S.; Liu, X. C.; Wang, G. C.; Liang, R. P.; Qiu, J. D. J. Electroanal. Chem. 2014, 728 (8), 41.

    15. [15]

      (15) Liu, H.; Song, C.; Zhang, L.; Zhang, J.; Wang, H.; Wilkinson, D. P. J. Power Sources 2006, 155 (2), 95. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.01.030(15) Liu, H.; Song, C.; Zhang, L.; Zhang, J.; Wang, H.; Wilkinson, D. P. J. Power Sources 2006, 155 (2), 95. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.01.030

    16. [16]

      (16) Mikołajczuk, A.; Borodzinski, A.; Kedzierzawski, P.; Stobinski, L.; Mierzwa, B.; Dziura, R. Appl. Surf. Sci. 2011, 257 (19), 8211. doi: 10.1016/j.apsusc.2011.04.078(16) Mikołajczuk, A.; Borodzinski, A.; Kedzierzawski, P.; Stobinski, L.; Mierzwa, B.; Dziura, R. Appl. Surf. Sci. 2011, 257 (19), 8211. doi: 10.1016/j.apsusc.2011.04.078

    17. [17]

      (17) Kakaei, K.; Zhiani, M. J. Power Sources 2013, 225 (3), 356.(17) Kakaei, K.; Zhiani, M. J. Power Sources 2013, 225 (3), 356.

    18. [18]

      (18) Kakati, N.; Maiti, J.; Lee, S. H.; Yoon, Y. S. Int. J. Hydrog. Energy 2012, 37 (24), 19055. doi: 10.1016/j.ijhydene.2012. 09.083(18) Kakati, N.; Maiti, J.; Lee, S. H.; Yoon, Y. S. Int. J. Hydrog. Energy 2012, 37 (24), 19055. doi: 10.1016/j.ijhydene.2012. 09.083

    19. [19]

      (19) Jung, J.; Park, B.; Kim, J. Nanoscale Res. Lett. 2012, 7 (1), 1. doi: 10.1186/1556-276X-7-1(19) Jung, J.; Park, B.; Kim, J. Nanoscale Res. Lett. 2012, 7 (1), 1. doi: 10.1186/1556-276X-7-1

    20. [20]

      (20) Abanin, D. A.; Morozov, S. V.; Ponomarenko, L. A.; Gorbachev, R. V.; Mayorov, A. S.; Katsnelson, M. I.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Novoselov, K. S.; Levitov, L. S.; Geim, A. K. Science 2011, 332 (6027), 328. doi: 10.1126/science.1199595(20) Abanin, D. A.; Morozov, S. V.; Ponomarenko, L. A.; Gorbachev, R. V.; Mayorov, A. S.; Katsnelson, M. I.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Novoselov, K. S.; Levitov, L. S.; Geim, A. K. Science 2011, 332 (6027), 328. doi: 10.1126/science.1199595

    21. [21]

      (21) Bragaru, A.; Vasile, E.; Obreja, C.; Kusko, M.; Danila, M.; Radoi, A. Mater. Chem. Phys. 2014, 146 (3), 538. doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.04.012(21) Bragaru, A.; Vasile, E.; Obreja, C.; Kusko, M.; Danila, M.; Radoi, A. Mater. Chem. Phys. 2014, 146 (3), 538. doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.04.012

    22. [22]

      (22) Jothi, P. R.; Kannan, S.; G, V. J. Power Sources 2015, 277 (3), 350.(22) Jothi, P. R.; Kannan, S.; G, V. J. Power Sources 2015, 277 (3), 350.

    23. [23]

      (23) Chen, H.; Duan, J.; Zhang, X.; Zhang, Y.; Guo, C.; Nie, L.; Liu, X. Mater. Lett. 2014, 126 (7), 9.(23) Chen, H.; Duan, J.; Zhang, X.; Zhang, Y.; Guo, C.; Nie, L.; Liu, X. Mater. Lett. 2014, 126 (7), 9.

    24. [24]

      (24) Huang, H.; Chen, H.; Sun, D.; Wang, X. J. Power Sources 2012, 204 (4), 46.(24) Huang, H.; Chen, H.; Sun, D.; Wang, X. J. Power Sources 2012, 204 (4), 46.

    25. [25]

      (25) Hu, Y.; Wu, P.; Zhang, H.; Cai, C. Electrochim. Acta 2012, 85 (15), 314.(25) Hu, Y.; Wu, P.; Zhang, H.; Cai, C. Electrochim. Acta 2012, 85 (15), 314.

    26. [26]

      (26) Hassan, H. M. A.; Abdelsayed, V.; Khder, A. E. R. S.; AbouZeid, K. M.; Terner, J.; El-Shall, M. S.; Al-Resayes, S. I.; El-Azhary, A. A. J. Mater. Chem. 2009, 19 (23), 3832. doi: 10.1039/b906253j(26) Hassan, H. M. A.; Abdelsayed, V.; Khder, A. E. R. S.; AbouZeid, K. M.; Terner, J.; El-Shall, M. S.; Al-Resayes, S. I.; El-Azhary, A. A. J. Mater. Chem. 2009, 19 (23), 3832. doi: 10.1039/b906253j

    27. [27]

      (27) Chien, C. C.; Jeng, K. T. Mater. Chem. Phys. 2006, 99 (1), 80. doi: 10.1016/j.matchemphys.2005.09.080(27) Chien, C. C.; Jeng, K. T. Mater. Chem. Phys. 2006, 99 (1), 80. doi: 10.1016/j.matchemphys.2005.09.080

    28. [28]

      (28) Liu, Z.; Lee, J. Y.; Chen, W.; Han, M.; Gan, L. M. Langmuir 2003, 20 (1), 181.(28) Liu, Z.; Lee, J. Y.; Chen, W.; Han, M.; Gan, L. M. Langmuir 2003, 20 (1), 181.

    29. [29]

      (29) Zhang, J.; Yang, H.; Shen, G.; Cheng, P.; Zhang, J.; Guo, S. Chem. Commun. 2010, 46 (7), 1112. doi: 10.1039/B917705A(29) Zhang, J.; Yang, H.; Shen, G.; Cheng, P.; Zhang, J.; Guo, S. Chem. Commun. 2010, 46 (7), 1112. doi: 10.1039/B917705A

    30. [30]

      (30) Ji, Z.; Shen, X.; Zhu, G.; Chen, K.; Fu, G.; Tong, L. J. Electroanal. Chem. 2012, 682 (8), 95.(30) Ji, Z.; Shen, X.; Zhu, G.; Chen, K.; Fu, G.; Tong, L. J. Electroanal. Chem. 2012, 682 (8), 95.

    31. [31]

      (31) Georgakilas, V.; Gournisb, D.; Tzitziosa, V.; Pasquato, L.; Guldie, D. M.; Prato, M. J. Mater. Chem. 2007, 17 (26), 2679. doi: 10.1039/b700857k(31) Georgakilas, V.; Gournisb, D.; Tzitziosa, V.; Pasquato, L.; Guldie, D. M.; Prato, M. J. Mater. Chem. 2007, 17 (26), 2679. doi: 10.1039/b700857k

    32. [32]

      (32) Yoo, E.; Okata, T.; Akita, T.; Kohyama, M.; Nakamura, J.; Honma, I. Nano Lett. 2009, 9 (6), 2255. doi: 10.1021/nl900397t(32) Yoo, E.; Okata, T.; Akita, T.; Kohyama, M.; Nakamura, J.; Honma, I. Nano Lett. 2009, 9 (6), 2255. doi: 10.1021/nl900397t

    33. [33]

      (33) Zhou, Y. K.; He, B. L.; Zhou, W. J.; Huang, J.; Li, X. H.; Wu, B.; Li, H. L. Electrochim. Acta 2004, 49 (2), 257. doi: 10.1016/j.electacta.2003.08.007(33) Zhou, Y. K.; He, B. L.; Zhou, W. J.; Huang, J.; Li, X. H.; Wu, B.; Li, H. L. Electrochim. Acta 2004, 49 (2), 257. doi: 10.1016/j.electacta.2003.08.007

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  118
  • 文章访问数:  772
  • HTML全文浏览量:  10
文章相关
  • 收稿日期:  2015-05-08
  • 网络出版日期:  2015-09-16
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章