DMFC阳极催化剂用GRQD-NiCo2O4复合物的制备与电催化活性分析
2021-07-13李雪莲吴东恩邵学兰黄德友蒯贤芬
无机盐工业 2021年7期
关键词:质量
李雪莲,吴东恩,邵学兰,黄德友,蒯贤芬
(常州工程职业技术学院化工学院,江苏常州213164)
直接甲醇燃料电池(DMFC)的阳极对甲醇氧化时需要较高的过电压,通常依靠具催化作用的电极来促进电化学反应的产生[1-3]。贵金属Pt是目前公认的最佳甲醇氧化催化剂,但在甲醇氧化为CO2过程中会产生CO,而CO则会毒化Pt使之失活,而且碳材料作为载体时易发生腐蚀而导致DMFC效能降低[4-5],所以发展经济、环保及电化学特性优异的阳极催化剂材料已成为该领域的研究热点。尖晶石结构的NiCo2O4具有成本低、比表面积大、结构稳定、孔隙度高、毒性低及电化学活性良好等特点,近年来已成为被广泛研究的DMFC阳极催化剂材料。例如,郑文庆等[6]通过简单的水热法及后续热处理成功合成介孔NiCo2O4微球,发现其具有很大的比表面积,且比NiO与Co3O4更能有效催化甲醇。虽然NiCo2O4对甲醇具有较为优异的电催化活性,但由于过渡金属氧化物在自然界中属于半导体,所以很多研究又将NiCo2O4与电性能良好的碳材料合成为复合材料以提升其导电性。例如,Das等[7]以水热法合成NiCo2O4-还原氧化石墨烯(RGO)时发现其对甲醇的电催化活性明显优于NiCo2O4,且能提升电流密度并降低反应起始电压,还证明RGO对甲醇无电催化活性。新型碳材料——石墨烯量子点(GRQD)除了具有石墨烯的优异特性外,还具有量子局限效应与边缘效应,近年来在DMFC阳极催化剂中也有很大发展。例如,Hasanzadeh等[8]以循环伏安法合成GRQD-壳聚糖(CS)时发现其对甲醇具有优异的电催化活性。……
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