论文部分内容阅读
以酚醛树脂为碳源、F127为模板剂、正硅酸乙酯为硅源,通过三组分共组装所得C-Si体系的有序介孔碳的石墨化程度较低,碳载性能不佳,因而限制了其进一步的应用研究。为此,本文将含Pd的化合物引入到制备介孔碳的溶胶中,通过金属粒子的高温催化作用提高介孔碳的石墨化度。尝试将氧化石墨掺杂到C-C体系的介孔碳的溶胶中,利用氧化石墨的固有特性以获得负载性能更好的有序介孔碳。首先将不同质量比的PdCl2掺杂到C-Si体系的介孔碳的溶胶中,尝试以金属Pd微粒为催化中心改善介孔碳的石墨化程度。XRD、TEM结果表明,掺杂适量的PdCl2不会破坏碳材料的有序介孔结构,同时还可提高介孔碳的石墨化度。以Pd 9%相对添加量的介孔碳为载体,微波法负载Pt催化剂的电化学活性面积可达231.6 m2g-1,是纯有序介孔碳负载Pt的3.3倍(70.0 m2g-1)。表明Pd元素的引入能有效提高有序介孔碳负载Pt催化剂的电化学活性。在合成介孔碳的溶胶阶段掺杂Pd/Pt化合物,由于Pd/Pt金属粒子已嵌入到介孔碳的骨架中,催化金属粒子的周围被更多的碳原子“包围保护”起来,缓解了因碳载体的氧化而造成的催化剂粒子的迁移、团聚等问题,进而提高了催化剂的稳定性。实验结果显示,溶胶阶段添加的Pd、Pt为催化剂的循环伏安500次后的峰值电流损失率分别为29.8%、11.3%,而通过直接碳载的Pd、Pt为催化剂的电流损失率则分别高达88.6%、68.8%。为进一步改善C-C体系的有序介孔碳的负载性能,本文将氧化石墨掺杂到介孔碳中。氧化石墨在碳热还原过程中转变成石墨烯。拉曼光谱显示,掺杂适量的氧化石墨,可以使介孔碳的R值从1.38降至1.17,微波负载20wt%的Pt时,其电化学活性面积高达79.2 m2g-1,远大于纯介孔碳的活性面积(5.04 m2g-1)。综上所述,在合成C-Si体系的有序介孔碳的过程中添加适量的含Pd化合物可提高碳载体的石墨化度,从而大大提高了载体的负载活性;介孔碳溶胶中添加具有催化活性的贵金属可以有效缓解直接碳载的催化剂稳定性较差的问题;氧化石墨以石墨烯的形态掺杂到C-C体系的介孔碳的碳骨架中,能够提高了介孔碳的石墨化度,同时较好地保存了有序介孔结构,进而有效地改善了介孔碳的负载性能。