项目名称: N掺杂石墨烯/铂基纳米催化材料的设计合成及构效关系研究

项目编号: No.21301051

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 白正宇

作者单位: 河南师范大学

项目金额: 25万元

中文摘要: N掺杂石墨烯具有良好的电子结构和化学特性,是极具前景的催化剂载体材料之一。N原子掺杂特征是决定N掺杂石墨烯载体表面性质的主要因素,对担载金属纳米晶的形貌结构及催化性能具有较大影响。本项目以N掺杂石墨烯为载体,设计合成不同微观结构的N掺杂石墨烯/铂基纳米复合材料,系统研究N原子掺杂特征对纳米催化剂的形貌和性能的影响规律。首先,对石墨烯进行N原子化学掺杂,利用微观表征和物化指标测试,分析N原子掺杂作用对石墨烯载体结构性质的影响;然后,系统研究石墨烯载体中N原子的含量、分布状态和结构类型对担载铂基金属纳米晶结构形貌的影响规律,认识 N原子掺杂特征对金属纳米晶生长方式的综合调控作用;在此基础上研究N掺杂石墨烯载体微观结构对复合纳米材料的电催化活性和稳定性的影响规律,建立N掺杂石墨烯载体微观结构与催化剂电催化性能之间的构效关系,从而为燃料电池催化材料结构调控和性能优化的技术发展提供科学依据。

中文关键词: 石墨烯;氮掺杂;掺杂特征;设计合成;构效关系

英文摘要: Nitrogen-doped graphene (NG) is considered as a promising candidate to be used as the supports of catalyst, owing to its unique electronic properties and excellent chemical properties. The doping characteristic of nitrogen atoms is the main factor affecting the surface properties of NG, and has significant influence on the morphology, structure and catalytic properties of supported metal nanocrystals. Herein, we will synthesis platinum-based metal electrocatalysts using NG as supports, and the effects of the doping characteristic of NG on the structure and electrocatalytic activity of catalysts will be investigated systematically. Firstly, the relevancy between doping characteristic of nitrogen atoms and the surface properties of NG will be analyzed using spectroscopic technologies and microscopic characterization. Secondly, the influence of the doping characteristic of NG on the structure of the supported catalysts will be studied, and the regulatory and controlled role on the growth mode and morphology of metal nanoparticles is to be investigated systematically. On this basis, we will analyze the influences of the microstructure of NG on electrocatalytic activity and stability of electrocatalyst,and establish the structure-activity relationship.These scientific achievements will provide scientific basis for th

英文关键词: Graphene;Nitrogen-doped;Doping characteristic;Fabrication;Structure-activity relationship

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