石墨烯负载铂纳米颗粒修饰电极的制备及应用

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甲醛和甲醇都是日常生活中常见的有机小分子,它们由于具有不同的特性而应用领域也有所不同。有机小分子的电催化氧化反应一直是科学家们研究的热点。在众多催化剂中单组份催化效果最好的贵金属就是铂金属,但是铂金属催化剂价格昂贵,在甲醛甲醇电催化氧化过程中存在着催化剂中毒的问题,同时催化剂制备中会引入污染物。因此本实验使用绿色环保的电化学方法制备了新型催化电极,同时考察了所制备的石墨烯负载铂纳米颗粒修饰电极的性能。结果显示通过电化学一步还原法制备的石墨烯负载铂纳米颗粒修饰电极对甲醛和甲醇均具有很好的电催化活性。为了制备修饰电极,首先需要制备氧化石墨。本论文第二章的主要工作就是通过经典的Hummers法制备氧化石墨。该方法简单,安全,通过表征手段得知所制备的氧化石墨氧化完全,始终保持片层结构,氧化后由于亲水基团和含氧基团增加而具有很好的亲水性。第三章主要介绍了电极的制备过程。通过电化学一步还原法制备了石墨烯修饰电极,铂纳米颗粒修饰电极,石墨烯负载铂纳米颗粒修饰电极。电化学一步还原法的优点是制备过程快速,简单,可控,并且不需要引入还原剂产生有毒污染物,所以通过电化学的方法制备修饰电极是一种快速的绿色的方法。为了进一步研究所制备的石墨烯负载铂纳米颗粒电极的应用,第四章中将该制备电极应用到甲醛和甲醇的电催化氧化中。通过实验对比,证明石墨烯负载铂纳米颗粒修饰电极对甲醛具有很好的电催化活性,并且甲醛氧化反应在电极表面受扩散步骤控制,可以进一步应用到甲醛的检测中。同时,该电极对甲醇也显示了较好的电催化氧化作用,说明石墨烯的存在对甲醇的电催化氧化起到了一定的促进作用。
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