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基于纳米纤维素的电催化与储能材料的研究进展

2021-05-06孙姣姣沈梦霞童树华育华飞果胡伟航

中国造纸 2021年2期
关键词:催化剂

高 昆 孙姣姣 沈梦霞,,* 童树华 孟 育华飞果 胡伟航 段 超,*

(1.陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西西安,710021;2.浙江金昌特种纸股份有限公司,浙江衢州,324400)

纤维素作为地球上最丰富的天然高分子化合物,广泛存在于树木、棉花、藻类和竹类等植物中,具有来源广泛、天然无害、价格低廉和可再生等诸多优点,已在人类科学研究和实际应用中发挥重要作用[1-2]。纳米纤维素是由纤维素纤维经过预处理或细菌发酵所制备的具有纳米尺度的生物质纳米材料,具有十分优良的物理及化学性能,如较高的比表面积、优异的机械性能、高长径比、良好的生物可降解性和生物相容性等[3-5],在制浆造纸、催化合成、储能材料、生物医药和光学材料等领域有巨大的应用前景[6-8]。

近年来,化石燃料的消耗导致环境污染日益严重的现状促进了人们对新型高效、清洁和可持续能源的研究与开发[9-10]。电化学能源转换装置(如燃料电池)具有能量密度高、能量转换率高和环境友好等诸多优点而备受关注。但是由于燃料电池的空气电极所发生的氧还原反应(ORR)具有反应动力学缓慢、过电势高和电极结构不稳定等因素,导致此类电池的性能和寿命都受到了一定的限制[11-13]。电催化剂的好坏会直接影响ORR 的速率,因此,构筑高效的电催化剂是此类电池目前研究的关键[14-15]。通常,Pt 及Pt 基合金类贵金属催化剂具有最高的ORR 催化性能;但由于价格昂贵、资源短缺、难于商业化量产等诸多不利因素,很大程度上限制了此类催化剂的应用[16-17]。……

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