【摘 要】
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质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种能量转换装置,优点有绿色环保,运行的温度较低,功率高,启动快等,PEMFC主要是以商业Pt/C为催化剂,由于Pt含量全球范围极低,所以Pt基催化剂的成本非常高。近年来,石墨烯材料在质子交换膜燃料电池的应用研究受到广泛关注。该论文对GO进行了改性分析,研究了石墨烯基燃料电池电催化剂的制备和表征。本论文首先用改进的Hummer法在不同条件下制备了 GO,然后进行了
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质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种能量转换装置,优点有绿色环保,运行的温度较低,功率高,启动快等,PEMFC主要是以商业Pt/C为催化剂,由于Pt含量全球范围极低,所以Pt基催化剂的成本非常高。近年来,石墨烯材料在质子交换膜燃料电池的应用研究受到广泛关注。该论文对GO进行了改性分析,研究了石墨烯基燃料电池电催化剂的制备和表征。本论文首先用改进的Hummer法在不同条件下制备了 GO,然后进行了 N,S非金属元素的掺杂,以及Fe,Co,Ni过渡金属的负载,获得了 N-GO和N,S-GO材料,对比了不同过渡金属负载在N,S-GO上样品的特征。该论文还采用水热法制备了一种PtCo-NGO材料,进行了形貌表征,分析了贵金属Pt的含量,比商业化Pt/C催化剂中Pt的含量低,并考察了其电催化性能,可为碱性燃料电池催化剂的制备提供一定的参考。通过表征结果得出以下结论:用改进的Hummer法在不同实验条件下制备GO的实验中,通过XRD图比较可以得出在实验条件为加热24h,在40℃真空干燥下得到的GO最好。用氧化石墨进行非金属元素N,S的掺杂,掺杂上去的含量与加入的有机物相关。在过渡金属元素Fe,Co,Ni的负载实验中,简单比较了两种负载方法（一步法和分步法）的区别,也比较了同种金属元素不同阴离子负载的差别,以及同种金属不同价态负载的区别,通过表征得出Ni-N,S-GO的孔径最小,同一种过渡金属掺杂,所用的盐阴离子不同和所用的过渡金属价态的不同掺杂产物的形貌也有一定的影响。最后制备的一种新型的PtCo-NGO催化剂材料,由ICP测出贵金属Pt的含量为6.62%,通过电化学分析可以得到,性能确实比Co掺杂石墨烯有所提高,电子转移数为3.8,与40%商业铂碳催化剂相比仍存在一定差距。
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