納米Ni-B基合金-TiO2納米管陣列復(fù)合電極的制備及其電催化性能.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)由于其高能量密度及燃料貯存、運輸方便等優(yōu)點，已引起人們的廣泛關(guān)注。但其也面臨著成本高、易失活等問題。DMFC基本上采用Pt或其合金做催化劑，但Pt催化劑存在地殼儲量不足、價格昂貴和易CO中毒等缺點，嚴重抑制了DMFC的大規(guī)模應(yīng)用和發(fā)展。因此，制備高活性和高效率的非貴金屬材料替代Pt作為催化劑，是研究燃料電池的重要方向之一，也是擴大DMFC使用范圍的迫切要求。本文以陽極氧化法制備的TiO2納米管陣列(TNTs)

2、為模板，用化學(xué)鍍和循環(huán)伏安電沉積法制備了高催化性能的Ni-B/TNTs和Ni-Cu-B/TNTs合金電極，借助XRD、FESEM、EDS和循環(huán)伏安等表征手段，研究了工藝因素（時間、溫度、CTAB濃度等）對電極微觀形貌、成分、物相和電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:
　　1.在表面活性劑CTAB的作用下，采用化學(xué)鍍制備了Ni-B/TNTs合金電極，在堿性溶液中對甲醇的電氧化具有良好的催化活性，CTAB的濃度對電極表面顆粒的沉積形貌和電

3、化學(xué)性能有影響，當(dāng)其濃度為0.6g/L時，峰電流密度最大，為31.1mA·cm-2。在0.75M甲醇時，峰電流密度達到最大值58mA·cm-2，電極經(jīng)過1300循環(huán)掃描后，峰電流密度仍然保持在初始值的56.7％。
　　2.通過添加銅元素，在化學(xué)鍍Ni-B合金的基礎(chǔ)上，制備了Ni-Cu-B/TNTs合金電極。隨著化學(xué)鍍時間增加及化學(xué)鍍溫度升高，峰電流密度先升后降，當(dāng)條件為30min，60℃時，氧化峰峰電流密度最大，為155mA·cm

4、-2。當(dāng)Cu/Ni比為0.08時，電極的電催化氧化活性最好。在甲醇濃度為3M時，峰電流密度達到最大值180mA·cm-2。隨著測試溫度的增加，峰電流密度先增后降，在30℃時達到峰值。與Ni-B/TNTs電極相比，Ni-Cu-B/TNTs電極具有較好的循環(huán)壽命。
　　3.采用循環(huán)伏安電沉積法在TiO2納米管陣列上制備了電沉積Ni-B/TNTs合金電極。隨著電沉積循環(huán)次數(shù)的增加，峰電流密度先增加后減小。電沉積掃描速率為0.02V/s時