CN114497586A - 三维石墨烯框架材料、微孔层、气体扩散层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维石墨烯框架材料、微孔层、气体扩散层及其制备方法。该三维石墨烯框架材料的制备方法包括如下步骤：(1)在溶剂存在的情况下，氧化石墨烯和还原剂进行交联反应，得到氧化石墨烯凝胶；(2)将氧化石墨烯凝胶进行冷冻干燥，得到三维氧化石墨烯纳米片；(3)将三维氧化石墨烯纳米片经热处理，得到三维石墨烯纳米片框架材料；其中，热处理包括如下步骤：以3‑6℃/min的升温速率升温至700‑900℃，保温2‑6h。该三维石墨烯框架材料具有超大的比表面积和多孔性，且具有高的导电性和憎水特性。本发明还构筑了一种基于该三维石墨烯框架的高性能微孔层、气体扩散层，对燃料电池的水管理和性能提升作用明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维石墨烯框架材料、微孔层、气体扩散层及其制备方法。
背景技术
阴极水管理在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中扮演着重要角色。阴极侧通常会产生大量的水，尤其在大电流放电情况下，如果所产生的水不能及时排出，则会阻碍氧气传输，从而降低三相反应界面密度，燃料电池性能会发生衰减。气体扩散层(GDL)位于流场和催化层之间，通常起到一定的导气、排水的作用，在PEMFC水管理中扮演着重要的作用。
通常GDL包括支撑层和微孔层(MPL)，微孔层主要由导电碳黑(VulcanXC-72,Ketjen black)和疏水性聚合物(PTFE，PVDF等)以一定比例组成，利用他们的孔结构以及PTFE自身的憎水特性来改善水管理。但是，碳黑的随机排布导致微孔层中孔道结构分布不均匀，容易产生大量的微孔孔道，不利于阴极的返水特性(水由阴极往阳极渗透)。返水不好，会导致阴极产生的水阻碍氧气的传输，使得阴极催化层氧分压不足，降低活性。同时产生的水也会覆盖催化层中的反应活性位点，也会造成性能衰减。而且所添加的聚合物降低电子传递性能，同时也会影响碳黑颗粒的孔道分布。
因此，亟需提供一种能够改善阴极返水性能的高性能微孔层材料，以提升质子交换膜燃料电池的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中燃料电池的气体扩散层所使用的材料阴极返水性能不足的缺陷，提供一种三维石墨烯框架材料、微孔层、气体扩散层及其制备方法。
本发明通过设计一种三维石墨烯框架结构(3DGF)材料，构筑了一种基于三维石墨烯框架的高性能微孔层。该3DGF材料自身具有憎水特性以及丰富孔道(介孔、大孔)结构，孔道分布更加均匀，导电性强，更利于燃料电池微孔层中水气传输，有助于改善PEMFC电池的水管理，提升PEMFC电池性能明显。目前尚未见将三维石墨烯材料用于微孔层的报道。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种三维石墨烯框架材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)在溶剂存在的情况下，氧化石墨烯和还原剂进行交联反应，得到氧化石墨烯凝胶(GO)；
(2)将步骤(1)中的所述氧化石墨烯凝胶进行冷冻干燥，得到三维氧化石墨烯纳米片(3DGO)；
(3)将步骤(2)中的所述三维氧化石墨烯纳米片经热处理，得到三维石墨烯框架材料(3DGF)；其中，
所述热处理包括如下步骤：以3-6℃/min的升温速率升温至700-900℃，保温2-6h。
本发明中，步骤(1)中，较佳地，所述溶剂为水。
本发明中，步骤(1)中，较佳地，所述氧化石墨烯以氧化石墨烯水溶液的形式添加。
其中，所述氧化石墨烯的水溶液可由本领域常规的氧化石墨烯水溶液的制备方法制备得到，例如Hummers法。所述Hummers法一般包括如下步骤：冰水浴下，将浓硫酸加入有石墨粉的反应瓶内，边搅拌边分批次加入一定量的高锰酸钾，控制反应温度不超过20℃，反应一段时间后，升温至35℃，搅拌30分钟左右，缓慢加入去离子水，再搅拌20分钟后加入适量的双氧水，还原未反应完的氧化剂，使得溶液呈亮黄色；趁热过滤，用HCl和去离子水洗涤直至滤液无硫酸根离子，最后配置成一定质量浓度的氧化石墨烯水溶液。
较佳地，所述氧化石墨烯水溶液的制备方法包括如下步骤：石墨粉、高锰酸钾、浓硫酸溶液的混合物在20℃以下的温度进行第一次混合反应后，再在30～40℃下进行第二次混合反应，加入水后进行第三次混合反应，再加入双氧水进行第四次混合反应即可；
其中，所述石墨粉、所述浓硫酸、所述高锰酸钾和所述水的质量比较佳地为1:20:2:10。
其中，所述第一次混合反应的温度较佳地为15℃。
其中，所述第一次混合反应的温度较佳地为35℃。
其中，所述第一次混合反应的时间可为本领域常规的反应时间，较佳地为20min。所述第一次混合反应时较佳地包括搅拌的步骤。
其中，所述第二次混合反应的时间可为本领域常规的反应时间，较佳地为30min。
其中，所述第三次混合反应的时间可为本领域常规的反应时间，较佳地为20min。
一般地，在所述第三次混合反应后，还包括如下步骤：加入还原剂与体系中未反应的氧化剂进行还原反应。一般地，在所述还原反应后，溶液的颜色呈亮黄色。
其中，所述还原剂可为本领域常规的还原剂，一般可选自双氧水、水合肼、柠檬酸钠和乙二醇中的一种或多种。
其中，在所述还原反应后，较佳地还包括过滤的步骤。
所述过滤较佳地为趁热过滤。
在所述过滤的步骤时，较佳地，包括洗涤的步骤。
所述洗涤较佳地为洗涤至滤液无硫酸根离子。
所述洗涤所采用的试剂可为本领域常规的洗涤试剂，例如HCl和/或水；所述水较佳地为去离子水。
本发明中，步骤(1)中，所述氧化石墨烯水溶液的质量浓度较佳地为0.1-2mg/mL，例如1mg/mL。
本发明中，步骤(1)中，所述还原剂可为本领域常规的还原剂。较佳地，所述还原剂选自维生素C、有机酸和多元醇中的一种或多种；其中，所述有机酸可为柠檬酸；所述多元醇可为乙二醇或丙三醇。
本发明中，步骤(1)中，所述还原剂的用量可为本领域常规的还原剂用量；较佳地，所述还原剂与所述氧化石墨烯的质量比为1：(2-8)，例如1：4。
本发明中，步骤(1)中，所述交联反应的温度较佳地为35-60℃，更佳地为40-60℃，例如50℃。
本发明中，步骤(1)中，所述交联反应的时间较佳地为1-12h，例如6h。
本发明中，步骤(2)中，在所述冷冻干燥之前，一般可先将所述氧化石墨烯凝胶在液氮下快速冷冻，随后进行冷冻干燥，从而保证3D结构的完整。
其中，所述冷冻干燥采用的设备可为本领域常规用于冻干的设备，例如冷冻干燥机。
其中，所述冷冻干燥的时间可为本领域常规用于冷冻干燥的时间，例如6h-48h，再例如12h或24h。
本发明中，步骤(3)中，通过控制升温速率，可以保证石墨烯的三维框架结构，速率太快会影响框架结构的形成质量；而温度主要会影响3DGF的导电性能，温度低于本发明的温度范围会导致无法完全还原，导电性较差，不适合在微孔层中应用。
本发明中，步骤(3)中，所述热处理时，较佳地升温至800℃。
本发明中，步骤(3)中，所述热处理时，较佳地，所述升温速率为5℃/min。
本发明中，步骤(3)中，所述热处理时，所述保温的时间较佳地为4h。
本发明中，步骤(3)中，所述热处理较佳地在真空条件下进行。
其中，所述真空条件的压强较佳地为小于10Pa。
本发明中，步骤(3)中，所述热处理采用的设备可为本领域常规的设备，例如管式炉，再例如Thermal-fisher管式炉。一般地，所述Thermal-fisher管式炉带有抽真空系统，升温程序可设置。
本发明中，步骤(3)中，所述热处理时，较佳地，所述三维氧化石墨烯纳米片放置在石英管以及瓷舟中。所述石英管的直径可为本领域常规的石英管的直径，例如60mm。
本发明中，步骤(3)中，在所述热处理之前，一般可进行抽真空。
本发明中，步骤(3)中，在所述热处理之后，可按照本领域常规进行自然降温。
本发明还提供一种三维石墨烯框架材料，其由如前所述的三维石墨烯框架材料的制备方法制备得到。
本发明还提供一种微孔层，其包括导电剂和第一疏水剂，所述导电剂包括前述三维石墨烯框架材料。
本发明中，所述导电剂较佳地还包括导电碳黑。
其中，所述导电碳黑可为本领域常规的导电碳黑，例如Vulcan XC-72R碳材料。
其中，较佳地，所述导电剂中，所述三维石墨烯框架材料和所述导电碳黑的质量比为1:(0.5～3)，例如1:1或1:2。
本发明中，所述第一疏水剂可为本领域常规的疏水剂，例如选自聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯和四氟乙烯-乙烯共聚物中的一种或多种。
本发明中，较佳地，所述第一疏水剂的质量为所述导电剂的质量的0.02％～0.5wt％，例如0.02％或0.1％。
本发明中，较佳地，所述微孔层中，碳载量为1-2mg/cm2。本发明中，碳载量一般是指单位面积的微孔层中所含的碳的质量。
本发明还提供一种微孔层的制备方法，其包括如下步骤：将含有前述微孔层的各组分的混合液涂覆在基底上，干燥，即可。
本发明中，所述混合液中的溶剂可为本领域常规的溶剂，例如丙三醇的水溶液、异丙醇、乙二醇和水中的一种或多种，较佳地为丙三醇的水溶液，其中，丙三醇和水的重量比较佳地为1：1。
本发明中，较佳地，所述混合液中，溶剂的体积(mL)和导电剂的质量(mg)之比为(2-5)mL:1mg，例如2.5mL:1mg。
本发明中，较佳地，所述第一疏水剂的添加方式为以水溶液的形式添加，例如含第一疏水剂的乳液，较佳地所述含第一疏水剂的乳液中所述第一疏水剂的质量百分比为1％-5％，％是指第一疏水剂的质量占所述含第一疏水剂的乳液的质量的百分比。
本发明中，所述干燥的方式可按照本领域常规的干燥方式，例如烘干。
本发明中，所述干燥的温度可为本领域常规用于干燥的温度，例如60-400℃，再例如120℃或350℃。
本发明中，所述干燥的时间可为本领域常规用于干燥的时间，例如0.5h-12h，再例如0.5h或1h。
本发明中，较佳地，所述干燥包括如下步骤：在120℃下干燥1h，然后在350℃下干燥0.5h。
本发明中，所述干燥的设备可为本领域常规用于干燥的设备，例如烘箱。
本发明中，在所述涂覆之前，较佳地，还包括将所述混合液进行分散的步骤。
其中，所述分散的方式可为本领域常规的分散的方式，例如超声分散。
所述超声分散的时间较佳地为1-5h，例如2h。
本发明中，较佳地，所述微孔层中，碳载量为1-2mg/cm2。在微孔层的制备过程中，所述碳载量通过称重的方法来确定，其中，碳载量计算公式为：碳载量＝涂覆后且干燥后基底层的重量-涂覆前基底层的重量)*浆液中的碳占浆液中固体(碳+PTFE)的质量分数/涂覆面积。
本发明还提供一种气体扩散层，其包括基底层和如前所述的微孔层，所述微孔层位于基底层一侧的表面。
本发明中，所述基底层可为本领域常规的基底层，例如：所述基底层包括碳纸和疏水层。
其中，所述碳纸可为本领域常规市售可得的碳纸。
其中，所述疏水层包括第二疏水剂；所述第二疏水剂可为本领域常规的疏水剂，例如选自聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯和四氟乙烯-乙烯共聚物中的一种或多种。
其中，较佳地，所述基底层可由本领域常规方法制备得到，例如，所述基底层的制备方法包括如下步骤：用质量分数为1％-5％的PTFE乳液刷涂碳纸两侧，然后干燥，即可。
其中，所述干燥的方式可按照本领域常规的干燥方式，例如烘干。
本发明中，所述干燥的温度可为本领域常规用于干燥的温度，例如60-400℃，再例如120℃或350℃。
本发明中，所述干燥的时间可为本领域常规用于干燥的时间，例如0.2h-12h，再例如20min。
本发明还提供一种前述三维石墨烯框架材料作为导电剂、如前所述的微孔层、或者如前所述的气体扩散层在燃料电池中的应用。
本发明中，所述燃料电池较佳地为质子交换膜燃料电池。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明通过将氧化石墨烯的水溶液与还原剂经交联反应，配合冷冻干燥、热处理等步骤，制备了一种三维石墨烯框架材料，其为一种三维介孔碳材料，同时石墨烯片层之间的堆垛现象较小，具有超大的比表面积和多孔性，且具有高的导电性和憎水特性。
(2)本发明构筑了一种基于三维石墨烯框架的高性能微孔层，对燃料电池水管理和性能提升作用明显。
一方面，本发明利用制备的三维石墨烯框架材料自身独特的孔道结构(丰富且分布较为均匀的介孔结构)，这些介孔孔道能够具有较为适中的毛细作用，在微孔层中提供均匀分布的合适的毛细压力，从而实现阴极产生水向阳极侧的返流，促进水排出，改善水管理，缓解大电流下的水淹现象。
另一方面，3DGF材料中的石墨烯片层结构具有本征高电子传递特性和高憎水性能。可在局域微区形成疏水热点，进一步提高水的排出，满足微孔层憎水性的要求，从而减少对憎水性聚合添加物的依赖，减少聚合物的不良影响，有助于孔结构分布以及导电性改善；此外，石墨烯自身优异的电导率也促进电子高效传递，实现电子高速导通，降低欧姆电阻，进一步提升电池性能。
附图说明
图1为实施例1与对比例1的极化曲线性能对比图。
图2为实施例1与对比例1的阻抗测试对比图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
一种含3DGF的复合微孔层，其制备方法如下：
1.冰水浴下，首先将20g的浓硫酸溶液倒入含有1g石墨粉的反应瓶中，加入2g的高锰酸钾固体，混合均匀；在15℃下搅拌反应20min；升温至35℃下继续搅拌反应30min；缓慢加入10g去离子水，继续搅拌反应20min；加入15g双氧水进行还原反应，还原未反应完的氧化剂，使得溶液呈亮黄色。趁热过滤，用HCl和去离子水洗涤直至滤液无硫酸根离子，最后配置成一定质量浓度(0.1-2mg/mL)的氧化石墨烯(GO)水溶液。
2.取50mL上一步骤制得的氧化石墨烯水溶液(1mg/mL)加入200mg的维生素C，在40℃进行交联反应，时间为12小时，得到氧化石墨烯凝胶(GO凝胶)；
3.将GO凝胶在液氮下快速冷冻，随后将其放置冷冻干燥机中进行冻干6-24h，得到三维氧化石墨烯纳米片(3DGO)；
4.选用直径为60mm的石英管以及瓷舟用来放置冻干后的GO，置于管式炉中，热处理前进行抽真空，确保石英管内压强小于10Pa。然后，以5℃/min的升温速率升至800℃，保温4小时，随后自然降温；
5.从管式炉中取出样品，得到三维石墨烯框架粉体材料(3DGF)；
6.将碳纸进行疏水处理，即用1％-5％PTFE乳液(其中，乳液是指PTFE和水的混合液，PTFE质量占PTFE乳液的质量百分比为1％-5％)刷涂碳纸两侧，然后在350℃下加热20分钟，制得基底层；
7.称取所制备的3DGF粉体材料20mg，VXC-72R碳材料40mg和1.2mg的PTFE乳液(PTFE和水的混合液，其中PTFE质量占PTFE乳液的质量百分比为1％-5％)，将混合物分散在150mL的丙三醇/水(重量比1:1)溶液中，超声分散2小时，利用刮刀涂覆的方法将浆液负载于疏水碳纸(即上一步制备的基底层)上，通过称重控制微孔层碳载量为2mg/cm2(其中，碳载量＝涂覆后且干燥后基底层的重量-涂覆前基底层的重量)*浆液中的碳占浆液中固体(碳+PTFE)的质量分数/涂覆面积，在120℃烘箱干燥60分钟，在350℃烘箱干燥30分钟，最终可得到含有三维石墨烯框架的复合微孔层的气体扩散层；
8.将该气体扩散层与商业化催化层涂覆的膜电极(美国戈尔)、集电器、端板组装成电池，进行燃料电池性能测试。
实施例2
一种含3DGF的复合微孔层，其制备方法如下：
1.氧化石墨烯水溶液的制备方法如实施例1所述；
2.采用乙二醇进行交联，其他条件如上述实施例1，得到GO凝胶；
3.将GO凝胶在液氮下快速冷冻，随后将其放置冷冻干燥机中进行冻干；
4.进行高温热处理，实验条件与实施例1相同，得到三维石墨烯框架粉体材料3DGF-2；
步骤5-8均按照实施例1所述，得到3DGF-2所制备的微孔层以及所组装的燃料电池，并进行性能测试。
对比例1
1.将碳纸进行疏水处理，用PTFE乳液(PTFE乳液中PTFE的质量占PTFE乳液的质量百分比含量为1％-5％)刷涂碳纸两侧，然后在350℃下加热20分钟，制得基底层；
2.称取VXC-72R碳材料60mg和1.2mg的PTFE乳液，将混合物分散在150mL的丙三醇/水(1:1)溶液中，超声分散2小时，利用刮刀涂覆的方法将浆液负载于疏水碳纸上，通过称重控制微孔层碳载量为2mg/cm2，在120℃烘箱干燥60分钟，在350℃烘箱干燥30分钟，最终可得到含微孔层的气体扩散层；
3.将该气体扩散层与商业化催化层涂覆的膜电极组装成电池，进行燃料电池性能测试。
效果实施例
1.电池伏安曲线的测试：
采用FC 5100Fuel Cell Testing System(燃料电池测试系统)(购自日本千野公司CHINO Co.,Ltd,Japan)对实施例1、对比例1中组装的电池进行电池伏安曲线的测试，测试结果如图1。测试条件为：电池的运行温度为60℃，阴阳极加湿温度均为70℃，使用恒电流模式测试，每个电流密度下稳定15分钟后再进行测试。
2.阻抗测试：
采用KIKuSUI的KFM2150阻抗仪测定EIS图谱，EIS测试频率为20kHz-200mHz，正弦波电流振幅为250mA。实施例1和对比例1中组装的电池测试结果如图2。
从图1、图2测试结果可以看出，基于三维石墨烯框架结构微孔层制备的燃料电池气体扩散层，能够改善燃料电池水气传输性能。其中图1中实施例1和对比例1在1200mAcm-2时电压分别为0.66V、0.636V，在1500mAcm-2时电压分别为0.619V、0.584V，在2000mAcm-2时电压分别为0.548V、0.487V。图2中对比例1第二个圆弧半径大于实施例1第二个圆弧半径，实施例1的电阻为48mOhm cm2，对比例1的电阻为57mOhm cm2，说明对比例1的传质电阻较大，这是由于水淹而影响了气体的传输。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种三维石墨烯框架材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)在溶剂存在的情况下，氧化石墨烯和还原剂进行交联反应，得到氧化石墨烯凝胶；
(2)步骤(1)中的所述氧化石墨烯凝胶进行冷冻干燥，得到三维氧化石墨烯纳米片；
(3)步骤(2)中的所述三维氧化石墨烯纳米片经热处理，得到三维石墨烯框架材料；其中，
所述热处理包括如下步骤：以3-6℃/min的升温速率升温至700-900℃，保温2-6h。
2.如权利要求1所述的三维石墨烯框架材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化石墨烯以氧化石墨烯水溶液的形式添加，所述氧化石墨烯的水溶液的制备方法包括Hummers法；
较佳地，所述氧化石墨烯水溶液的制备方法包括如下步骤：石墨粉、高锰酸钾、浓硫酸溶液的混合物在20℃以下进行第一次混合反应后，再在30～40℃下进行第二次混合反应，加入水后进行第三次混合反应，再加入双氧水进行第四次混合反应即可；
所述氧化石墨烯水溶液的质量浓度较佳地为0.1-2mg/mL，例如1mg/mL。
3.如权利要求1所述的三维石墨烯框架材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还原剂选自维生素C、有机酸和多元醇中的一种或多种；其中，所述有机酸可为柠檬酸；所述多元醇可为乙二醇或丙三醇；
和/或，步骤(1)中，所述还原剂与所述氧化石墨烯的质量比为1：(2-8)，例如1：4。
4.如权利要求1所述的三维石墨烯框架材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述交联反应的温度为35-60℃，较佳地为40-60℃，例如50℃；
和/或，步骤(1)中，所述交联反应的时间为1-12h，例如6h；
和/或，步骤(2)中，所述冷冻干燥的时间为6h-48h。
5.如权利要求1所述的三维石墨烯框架材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述热处理时，升温至800℃；
和/或，步骤(3)中，所述热处理时，所述升温速率为5℃/min；
和/或，步骤(3)中，所述热处理时，所述保温的时间为4h；
和/或，步骤(3)中，所述热处理在真空条件下进行；
其中，所述真空条件下的压强较佳地为小于10Pa；
和/或，步骤(3)中，在所述热处理之后，进行自然降温。
6.一种三维石墨烯框架材料，其特征在于，其由如权利要求1-5任一项所述的三维石墨烯框架材料的制备方法制备得到。
7.一种微孔层，其特征在于，其包括导电剂和第一疏水剂，所述导电剂包括如权利要求6所述的三维石墨烯框架材料；
较佳地，所述导电剂还包括导电碳黑；
其中，所述导电碳黑较佳地为Vulcan XC-72R碳材料；
其中，较佳地，所述导电剂中，所述三维石墨烯框架材料和所述导电碳黑的质量比为1:(0.5～3)，例如1:1或1:2；
较佳地，所述第一疏水剂选自聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯和四氟乙烯-乙烯共聚物中的一种或多种；
较佳地，所述第一疏水剂的质量为所述导电剂的质量的0.02％～0.5wt％，例如0.02％或0.1％；
较佳地，所述微孔层中，碳载量为1-2mg/cm2。
8.一种如权利要求7所述的微孔层的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将含有所述的微孔层的各组分的混合液涂覆在基底上，干燥，即可；
较佳地，所述混合液中的溶剂为丙三醇的水溶液、异丙醇、乙二醇和水中的一种或多种，更佳地为丙三醇的水溶液，其中，丙三醇和水的重量比较佳地为1：1；
较佳地，所述混合液中，溶剂的体积和导电剂的质量之比为(2-5)mL:1mg，例如2.5mL:1mg；
较佳地，所述第一疏水剂以水溶液的形式添加，例如含第一疏水剂的乳液，较佳地所述含第一疏水剂的乳液中所述第一疏水剂的质量百分比为1％-5％，％是指第一疏水剂的质量占所述含第一疏水剂的乳液的质量的百分比；
较佳地，所述干燥的温度为60-400℃，例如120℃或350℃；
较佳地，所述干燥的时间为0.5h-12h，例如0.5h或1h；
较佳地，所述干燥包括如下步骤：在120℃下干燥1h，然后在350℃下干燥0.5h。
9.一种气体扩散层，其特征在于，其包括基底层和如权利要求7所述的微孔层，所述微孔层位于基底层一侧的表面；
其中，较佳地，所述基底层包括碳纸和疏水层；
较佳地，所述疏水层包括第二疏水剂；所述第二疏水剂可选自聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯和四氟乙烯-乙烯共聚物中的一种或多种；
其中，较佳地，所述基底层的制备方法包括如下步骤：用质量分数为1％-5％的PTFE乳液刷涂碳纸两侧，然后干燥，即可；
所述干燥的方式可为烘干；
所述干燥的温度可为60-400℃，例如120℃或350℃；
所述干燥的时间可为0.2h-12h，例如0.33h或0.5h。
10.一种如权利要求6所述的三维石墨烯框架材料作为导电剂、如权利要求7所述的微孔层、或者如权利要求9所述的气体扩散层在燃料电池中的应用；其中，所述燃料电池较佳地为质子交换膜燃料电池。
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| KR20120119393A (ko) * | 2011-04-21 | 2012-10-31 | 광주과학기술원 | 촉매 담지용 그래핀의 제조방법 및 이를 이용한 연료전지 |
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