二氧化钛负载还原氧化石墨烯的作为氧还原反应的高性能催化剂ppt课件.ppt

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1、还原氧化石墨烯负载二氧化钛作为氧还原反应的高性能催化剂姓名：余培锴专业：应用化学学号：1511302064文献信息题目：ReducedgrapheneoxidesupportedTiO2ashighperformancecatalystsforoxygenreductionreaction作者：JiemeiYu,ZongmingLiu,LiminZhai,TaizhongHuang,JitianHan发表时间：2016年1月文献来源：internationaljournalofhydrogenenergy摘要为了克服高成本和稀缺资源这些缺点，还原氧化石墨烯（rGO）负

2、载（N，F）共掺杂TiO2混合（TiO2/rGO）催化剂对氧还原反应的催化特性。结果表明，该催化剂氧还原反应的起始电位（ORR）催化剂催化下rGO是0.20V。有相应的电子转移数为3.98，其中意味着，反应是通过一个4电子过程主要发生。在碱性电解质中，二氧化钛/石墨烯催化剂ORR比商业Pt/C催化剂，具有更好的催化性能，高的稳定性。二氧化钛/石墨烯（TiO2/rGO）催化剂，作为一种高活性非贵金属催化剂表现出巨大的潜力。介绍氧还原反应（ORR）在质子交换膜燃料电池的阴极反应中是一个的最重要因素。一般来说，ORR是通过直接2电子反应或者4电子反应。2e-途径（“2þ机制

3、”），这取决于电极材料，表面性质，电解质的酸碱性。4e-的ORR的过程是一个理想式的效率高的燃料电池。碳载贵金属基催化剂（如铂黑碳，Pt/VulcanXC-72）是最广泛采用的催化剂在燃料电池中。但贵金属纳米粒子通常很容易由于碳载体被腐蚀而失去，而引起较大颗粒的电极或聚合。另一方面，成本高和稀有金属催化剂的来源也阻碍了大规模应用。介绍发展低成本、高效、充足的供应的催化剂是燃料应用的关键因素。过渡金属氧化物，如TiO2、SnO2、WO3和CeO2备受关注，由于其高的化学稳定性，良好的耐腐蚀性能。TiO2由于其协同效应和高的稳定性，曾被作为一个优质的候选的贵金属催化剂的载

4、体。相比贵金属催化剂，贵金属/二氧化钛催化剂对ORR表现出更高的活性。二氧化钛和贵金属的协同效应也有利于对ORR催化活性。然而，这些催化剂是高成本和易贵金属中毒。纯非贵金属催化剂可以克服这些催化剂的不足。例如，石墨烯为基础的催化剂显示高选择性和活性，并且在碱性溶液中稳定性好。介绍为了提高石墨烯基催化剂的催化性能可以通过氮和卤化物的掺杂。这些石墨烯的材料是非常有前途的催化剂，相比于商业铂/碳催化剂，可以为ORR增强活性和稳定性。通过复合材料提供了新的途径来提高催化性能。二氧化钛的电子转移能力通常是有限因为半导体特性。为了增强二氧化钛的电子传导率，在实际应用通常加入炭黑或

5、石墨与二氧化钛混合在一起。导体与二氧化钛混合在一起来降低欧姆电阻。在本文中，我们报告制备负载型TiO2的简便方法（石墨烯TiO2/rGO）作为ORR氧还原催化剂。二氧化钛被均匀地锚定在rGO上来阻止TiO2的聚合。另一方面，石墨烯还具有高导电性和良好的防腐性能。光电化学测试表明，TiO2/rGO复合材料在碱性溶液中对氧还原电解性能具有显著增强的电催化性能。实验部分合成TiO2/rGO复合材料是用方案1来说明的。在我们的实验室准备氧化石墨烯片是利用改进的Hummers法。合成（氮、氟）共掺杂二氧化钛/石墨烯（TiO2/rGO）是通过简单的一锅水解合成催化剂方法。2毫升的

6、6mol·l-1盐酸滴加入钛酸丁酯（Ti（OC4H9）4）和乙二醇的混合物。磁搅拌10分钟后，这些化学物质（纯的乙基乙醇、去离子水、氟化铵、尿素和去离子水（10mg·ml-1），分别被添加到混合物中。实验部分将混合物加热到195℃并保持10h，得到的粉末，用去离子水和乙醇洗净，然后充分干燥60℃。得到四种不同的比例的TiO2/rGO复合材料：（N，F）共掺杂二氧化钛/石墨烯（0%），（N，F）共掺杂TiO2/rGO（1.5%），（N，F）共掺杂TiO2/rGO（3%）和（N，F）共掺杂TiO2/rGO（4.5%），分别表示TiO2/（0%）rGO，TiO2/（1.5%

7、）rGO，TiO2/（3%）rGO和TiO2/（4.5%）rGO。实验部分5mg的制备催化剂粉末分散在450ml去离子水和50ml的Nafion混合物（5wt%醇溶液），该混合物完全处理而形成均匀油墨。然后5ml的墨水滴在一个直径为3mm的玻碳电极并充分干燥。循环伏安法测量采用由传统的三电极法。这个涂层的玻璃碳电极作为工作电极，铂丝为反电极饱和甘汞电极（Hg/Hg2Cl2）（SCE）作为参考电极。在ORR测试，循环伏安法（CV）测试是在5mV·S-1下从0.2V到0.8V在饱和氩气电解液中清洁的电极表面。20个循环周期后进行了稳定的电流-电位信号。此