四川大学《IECR》:氮掺杂石墨烯气凝胶微球，用于燃料电池

成果简介

四川大学夏和生教授团队在《Ind. Eng. Chem. Res》期刊发表名为“Nitrogen-Doped Graphene Aerogel Microspheres Used as Electrocatalyst Supports for Methanol Oxidation”的论文，研究通过电喷雾、冷冻干燥和热退火制备氮掺杂 石墨烯 气凝胶微球（rGNAMs），并将Pt纳米颗粒（Pt NPs）负载到rGNAMs上，得到Pt/rGNAMs复合催化剂。具有高表面积、相互连接的孔结构和均匀的N掺杂的rGNAM可以极大地改善Pt NPs的形态和分散性。Pt/rGNAMs具有3D互连多孔结构、均匀分散的 Pt 形态、较小的 Pt NP 尺寸和高 Pt(111) 含量。因此，优化后的 Pt/rGNAMs 催化剂表现出优异的质量电流密度 (840.11mA mg –1 ) 和长期的电催化稳定性。该研究开发了一种新的 Pt/rGNAMs 复合材料，可用于燃料电池。并可以在 DMFC高效催化剂的工业应用中找到实用性。

图文导读

图1. Pt/rGNAMs合成示意图。

图2. (a,b) rGOAMs、(c,d) rGNAMs-I、(e,f) rGNAMs-II 和 (g,h) rGNAMs-III 的 SEM 图像。(i,j) N2吸附/解吸等温线和rGOAM和rGNAM (I-III) 的孔径分布。(k) rGOAMs 和 rGNAMs-III 的拉曼光谱。

图3. 催化剂的形态和纳米结构分析。

图4. (a) Pt/rGOAM 和 Pt/rGNAM (I-III) 的XPS光谱。(b) Pt/rGNAMs-III的C1s、(c,b) N1s和Pt4f 窄扫描XPS光谱。(e) rGNAMs (I-III) 中的三种 N 含量。(f) rGNAM 结构示意图 (I-III)。

图5.  (a,b) Pt/rGOAM和Pt/rGNAM (I-III) 在0.5 MH2SO4和MCH3OH溶液中的CV曲线。(c,d)Pt/rGOAMs和Pt/rGNAMs (I-III) 电极的I-t图。(e)Pt/rGOAMs和 Pt/rGNAMs (I-III) 的 EIS 光谱的奈奎斯特曲线 (f) Pt/rGNAMs-II 和 Pt/rGNAMs-III 的奈奎斯特曲线放大图。

图6. (a-c) Pt/C、(d-f) Pt/rGNAS 和 (g-i) Pt/rGNAB 的 TEM 图像和 Pt NP 分布。在 (j) 0.5 MH2SO4和 (k) 0.5 MH2SO4和0.5MCH3OH溶液中测量的 Pt/C、Pt/rGNAS 和 Pt/rGNAB 催化剂的CV曲线。(l) rGNAMs-III 的ECSA 和电流密度与其他催化剂的比较

文献：https://doi.org/10.1021/acs.iecr.1c04625