石墨烯基非贵金属析氢电催化剂的仿生合成及性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ankang1991
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随着人类社会的发展,化石燃料的不断消耗以及其燃烧带来的环境污染问题已经影响到人类正常的生活和生产。目前,各种新能源的开发和使用已受到世界各国的重视。而氢能不仅燃烧热量高,储量大,而且其燃烧产物对环境没有污染,已经成为社会发展中不可或缺的一种能源。所以,氢能的制备具有重要的意义。在各种制备方法中,电解水制氢的原料储量巨大,而且可利用弃水、弃风、弃光等可再生能源来电解水制氢,因此具有深厚的发展潜力。为了提高制备氢的效率,减少电能的损耗,高效的析氢电催化剂是十分必要的。目前,铂金属被公认为是活性最好的催化剂,但是其高昂的成本限制了其大规模的应用。本文围绕非贵金属材料展开研究,通过仿生合成技术制备了石墨烯基非贵金属析氢电催化剂并研究其析氢性能,主要的研究内容及结论如下:
  1.我们利用传统的Hummers方法合成了氧化石墨烯,并利用葡萄糖将其还原,并其形貌和尺寸完成观察分析。
  2.我们自主选择生物分子,如牛血清蛋白(BSA)和谷胱甘肽(GSH),通过中间连接体对石墨烯表面的修饰或者生物分子与石墨烯的非共价直接吸附作用,将生物分子结合到石墨烯表面。并以结合到石墨烯表面的生物分子为模板诱导仿生物矿化,生成过渡金属Co元素的硫化物。并通过红外,拉曼等测试方法对其表征。
  3.我们研究了该催化剂对电解水析氢反应的催化活性以及其循环性能,其中RGO-BSA-CoSx在10mA/cm2电流密度下过电位为0.73V,塔菲尔斜率为458mV/dec。
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