干燥方法对石墨烯在氧还原反应中活性的影响

作者：夏浩海; 张博稳; 韩卓洒; 罗迎新; 邓晓清^*

来源：化学与生物工程, 2021, 38(05): 26-33.

• 低温燃料电池
• 氧还原反应
• 非贵金属催化剂
• 石墨烯

氧化还原法制备石墨烯是已规模化的生产方法之一,制备过程中需通过干燥得到石墨烯,因此不同干燥方法对石墨烯在氧还原反应中活性的影响有所不同。以石墨为原料,通过改进的Hummers法得到氧化石墨烯(GO)溶液,再将GO溶液分别通过真空烘干干燥和真空冷冻干燥后经高温还原制备石墨烯。采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、BET比表面积测试和三电极系统电化学性能测试,比较了两种干燥方法对石墨烯的形貌、物相结构、比表面积、电化学性能及在氧还原反应中的催化活性的影响,采用Koutecky-Levich法探讨了两种干燥方法制备的石墨烯在氧还原反应中的催化机理。结果表明,相比于真空烘干干燥,真空冷冻干燥制得的石墨烯,石墨片层剥离效果优异,呈薄纱状结构,石墨化程度更高,比表面积更大。在氧还原反应中,真空冷冻干燥制得的石墨烯具有更正的起始电位、更大的极限电流密度和更高的氧还原反应催化活性,氧还原反应更接近四电子转移机制。