堿性直接甲醇燃料電池陽極鎳磷復(fù)合催化劑的研究.pdf

1、由于過渡金屬磷化物材料具有價(jià)格低廉、電化學(xué)活性高、儲(chǔ)量豐富、易于制備等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛研究，尤其在直接甲醇燃料電池陽極催化劑材料領(lǐng)域吸引了研究人員的大量目光。本論文以鎳磷復(fù)合催化劑(Ni-P)材料為研究對(duì)象，提出多種簡(jiǎn)易可控的制備方法，包括海綿模板法、化學(xué)鍍法、化學(xué)浴沉積法、水-DMF溶劑熱法。通過對(duì)催化劑材料的多孔化、納米化和復(fù)合化的設(shè)計(jì)，制備并分析了鎳磷復(fù)合催化劑材料的形貌、結(jié)構(gòu)和組成及其對(duì)電催化氧化甲醇性能的影響規(guī)律。
　　結(jié)合

2、海綿模板法和化學(xué)鍍法，采用兩步法制得NiO/Ni-P復(fù)合催化劑。調(diào)控化學(xué)鍍時(shí)間，將非晶態(tài)的Ni-P合金鍍?cè)谇鍧嵑＞d上得到不同結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體，再將前驅(qū)體放入馬弗爐中，在空氣氣氛下500℃熱處理得到以晶態(tài)鎳磷合金空心管為支架，不同形貌NiO（納米顆粒、納米薄片）為二級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)合催化劑。研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)鍍時(shí)間對(duì)表面NiO二級(jí)結(jié)構(gòu)的形貌調(diào)控具有顯著作用。經(jīng)測(cè)試，以NiO納米顆粒為二級(jí)結(jié)構(gòu)的NiO/Ni-P復(fù)合催化劑含有16.2 wt.％的Ni-P和8

3、3.8wt.％的NiO，具有最大的比表面積(210.03 m2 g-1)，最高的電催化氧化甲醇峰電流密度(～467A g-1)和最好的催化穩(wěn)定性(≥20000 s)。
　　采用水-DMF溶劑熱法，以次亞磷酸鈉為還原劑和磷源，通過調(diào)控反應(yīng)物中鎳源和磷源的摩爾比合成了三種三維Ni-P-O復(fù)合催化劑:星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)狀Ni-P(Ni-Pan)、蠶繭狀Ni-P(Ni-Psc)和微球狀Ni-P(Ni-Pm)。其中由直徑約4nm的非晶態(tài)納米線

4、組裝而成的星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)狀Ni-Pan催化劑，表現(xiàn)出最大的比表面積(500.5 m2 g-1)。在堿性介質(zhì)中，Ni-Pan的電催化甲醇氧化峰的電流密度可達(dá)1490A g-1。
　　采用水-DMF溶劑熱法，以次亞磷酸鈉為還原劑和磷源，通過調(diào)控反應(yīng)體系中CoCl2·6H2O和NiCl2·6H2O的摩爾比，合成了四種Ni-Co-P-O復(fù)合納米催化劑材料。其中，由納米線自組裝而成的海膽結(jié)構(gòu)NiCoPO-2具有最大的比表面積(540.5