MnO2@graphene复合材料的制备及其对微生物燃料电池阴极氧还原反应的催化活性

摘要：

以高锰酸钾、草酸锰、石墨烯为原料，采用化学共沉淀法制备MnO2@graphene 复合材料，用X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜、比表面测定等对其进行表征。以MnO2@graphene为MFC阴极氧还原反应催化剂，采用循环伏安法和电化学阻抗法研究MnO2@graphene催化电极对氧还原反应的催化活性。结果表明：粒度为400 nm 左右的 MnO2颗粒通过静电相互作用均匀而牢固地分散在纸片状 graphene 表面，形成MnO2@graphene复合材料。循环伏安测试结果表明：当扫描速率为5 mV/s时，虽然MnO2@graphene催化电极在pH为7.0的磷酸盐缓冲体系(PBS)的氧还原反应起峰电位比Pt/C催化电极负0.048V，但其峰电位(?0.440 V)与Pt/C催化电极的起峰电位(?0.434 V)接近。随着循环次数的增加，MnO2@graphene催化电极的起峰电位稍有下降，但峰电流密度下降很小，表明MnO2@graphene催化剂具有更好的氧还原催化活性和更优秀的循环稳定性。电化学阻抗实验发现：MnO2@graphene催化电极的电荷转移阻抗为12.6Ω，比同条件下Pt/C催化电极和MnO2催化电极的低，表明由于graphene增加MnO2的导电性，降低催化电极电荷转移阻抗，加快电子的转移速率，促进阴极氧还原反应。

关键词：二氧化锰、石墨烯、氧还原反应、催化活性、微生物燃料电池

所属期刊栏目：26

分类号：O646(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51364009，51262008，51472107；湖南省重点学科建设项目JSU0713；湖南省高校科技创新团队支持计划“环境能源材料与武陵山区矿产资源精深加工”项目；吉首大学校级项目JGY201641；吉首大学研究生培养创新基地项目[2015]20号@@@@ Projects51364009,51262008,51472107 supported by the Nat;ProjectJSU0713 supported by the Construct Program of the Key Discipline in Hunan Province, China;Aid program Environment and Energy Materials and Deep Processing of Mineral Resources in Wuling Mountain for Science and Technology Innovative Research Team in Higher Educational Institutions of Hunan Province, China;ProjectJGY201641 supported by the Research Foundation of Jishou University, Hunan Province, China;Project[2015]20 supported by Program of Innovation Base for Graduate Students of Jishou University, Hunan Province, China

在线出版日期：2017-02-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2596-2604