[发明专利]石墨烯-聚吡咯/铂纳米修饰玻碳电极及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种修饰电极，具体地，涉及石墨烯-聚吡咯/铂纳米修饰玻碳电极以及该修饰电极的制备方法和应用。

背景技术

聚吡咯是一种研究和使用较多的杂环共轭型导电高分子，通常为无定型黑色固体,以吡咯为单体，通常可以通过电化学氧化聚合制成导电性薄膜，也可以通过电化学阳极氧化吡咯来合成。导电聚吡咯具有共轭链氧化、对应阴离子掺杂结构，电导率可达10²～10³S/cm，因此是一种良好的导电材料。同时，聚吡咯也可用于生物、离子检测、超电容及防静电材料及光电化学电池的修饰电极、蓄电池的电极材料，此外，还可以作为电磁屏蔽材料和气体分离膜材料，用于电解电容、电催化、导电聚合物复合材料等。

石墨烯是一种二维晶体，具有非同寻常的导电性能、超高的强度和极好的透光性。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，例如硅和铜远没有石墨烯效果好。由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，目前一般的电脑芯片以这种方式浪费了70%-80%的电能，而石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了非同寻常的优良特性，具有极好的应用前景。

现有技术也有关于聚吡咯/石墨烯复合材料的报道，聚吡咯/石墨烯具有更加优越的特点，具有电导率更高、电化学性能更好的特性，但是关于石墨烯-聚吡咯/铂纳米还未见报道。

在现有技术中，直接甲醇燃料电池(DMFC)作为替代能源，具有潜在的重要应用价值。与普通的质子交换膜燃料电池相比，DMFC以其明显的体积比能量优势而备受广大研究者的关注。甲醇不需要经过重整为富氢的燃料气，具有来源丰富、价格低廉、毒性较小、易于携带、储存方便以及具有较高的能量转换效率、对环境友好等优点。虽然理论上DMFC具有很高的功率密度和良好的应用前景，但由于甲醇氧化过程中产生的中间产物CO在催化剂表面上的强吸附与积累，导致催化剂中毒失活，致使DMFC实际效率下降。因而，研制高效和抗中毒的新型催化剂，提高甲醇的反应活性，减少或避免催化剂中毒，成为DMFC研究的热点之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种高分散、催化活性高、抗毒能力强的催化剂石墨烯-聚吡咯/铂纳米修饰玻碳电极以及它的制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

    石墨烯-聚吡咯/铂纳米修饰玻碳电极，其中，通过以下步骤制备完成：

（1）玻碳电极的抛光；

（2）石墨烯修饰玻碳电极的制备；

（3）石墨烯-聚吡咯修饰玻碳电极的制备：将步骤（2）得到的石墨烯修饰的玻碳电极置于含有吡咯、NaHCO₃和LiClO₄的电解液中，在0.6-0.8V的恒电位下电沉积吡咯20-40s，得到石墨烯-聚吡咯修饰的玻碳电极； 

（4）石墨烯-聚吡咯/铂纳米修饰玻碳电极的制备：将步骤（3）得到的石墨烯-聚吡咯修饰玻碳电极用二次蒸馏水冲洗干净，在含有H₂SO₄和H₂PtCl₆的电解液中，以石墨烯-聚吡咯修饰玻碳电极为工作电极的三电极体系中，在-0.2-0.4V的范围内以50mv/s的速度由正向负扫描20-50圈，即可制得石墨烯-聚吡咯/铂纳米修饰玻碳电极。

具体地，步骤（3）中所述吡咯、NaHCO₃和LiClO₄的浓度依次为0.15M、0.1M和0.1M，恒定电位为0.8V，电沉积时间为20秒。

具体地，步骤（4）中所述H₂SO₄和H₂PtCl₆的浓度依次为0.5M和2mM，扫描圈数为40圈。

石墨烯-聚吡咯/铂纳米修饰玻碳电极的制备方法，包括以下步骤：

（1）玻碳电极的抛光；

（2）石墨烯修饰玻碳电极的制备；

（3）石墨烯-聚吡咯修饰玻碳电极的制备：将步骤（2）得到的石墨烯修饰的玻碳电极置于含有吡咯、NaHCO₃和LiClO₄的电解液中，在0.6-0.8V的恒电位下电沉积吡咯20-40s，得到石墨烯-聚吡咯修饰的玻碳电极；