石墨烯纳米片

碳质催化剂载体材料在聚合物电解质膜( PEM )燃料电池中的重要性众所周知。本研究采用了两种不同类型的商业石墨烯纳米片( GNPs )，分别具有181   m2 / g ( G1 )和745   m2 / g ( G2 )表面积及其在有无三聚氰胺的情况下的热解形式作为铂( Pt )催化剂载体。通过研究，将三聚氰胺热解的GNPs称为M - G1、M - G2，而未热解的GNPs称为P - G1、P - G2。显然，M-G2样品是通过三聚氰胺热解掺氮( N )的( 2.3 % )。利用微波辐照技术将Pt纳米颗粒( NPs )负载在这些支撑材料上。为了确定Pt / GNPs催化剂与聚二甲基硅氧烷( PDMS )聚合物作为催化剂结合剂的电化学活性，进行了PEM燃料电池性能测试。根据Pt / G1和Pt / M-G1与PDMS聚合物的匹配，Pt / G2和Pt / M-G2提供了更好的PEM燃料电池性能。Pt / M-G1 / PDMS和Pt / M-G2 / PDMS复合材料均给出了原始情况给出了更低的性能值。此外，在最佳两种催化剂( Pt / G2，Pt / M-G2 )的油墨含量中，还采用传统Nafion溶液作为催化剂粘结剂。PDMS和Nafion在PEM燃料电池性能方面进行了比较。

石墨烯纳米片( GNP )是一种高长径比、导电性能优异的二维板状碳材料。它是导电聚合物复合材料( CPCs )最常用的填料之一，在柔性电极和传感器中具有潜在的应用前景。CPCs的电学性能特别取决于GNP网络的微观结构。当石墨烯浓度达到临界值时，CPCs的电导率跃变了几个数量级，定义为逾渗阈值。对于普通各向同性CPCs，逾渗阈值相对较高，导致力学性能和电学性能较差的性能较差。对齐石墨烯片是降低CPCs渗流阈值的有效方法。当外加磁场时，羰基铁颗粒( CIPs )容易取向形成链状结构。本工作将CIPs和GNPs与聚二甲基硅氧烷( PDMS )混合，在0.5   T的磁场下固化，CIPs的取向诱导PDMS中的GNPs在外加磁场下定向，产生各向异性结构。无论是各向同性还是各向异性结构的GNPs / PDMS复合材料都是以各种GNP浓度制备的。采用实验方法研究了GNPs / PDMS复合材料的微观结构和导电性能。结果表明，与各向同性复合材料( 0.85   vol % )相比，各向异性复合材料形成了各向异性石墨烯网络，渗流阈值为0.15   vol %。GNPs的排列显著降低了渗流阈值。进一步，提出了一种板格模型来揭示GNPs的排列方式对导电网络形成的影响。随着GNPs对位度的增加，逾渗阈值明显降低，这与实验结果一致。