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直接硼氢化物燃料电池(DBFC)以硼氢化钠(NaBH4)碱性溶液为燃料,以O2或H2O2为氧化剂,具有较高的理论开路电压(1.64 V)和理论能量密度(9.3 Wh/g),是燃料电池中具有广泛应用前景的一类液相进料的燃料电池。理论上,BH4-的阳极氧化反应可以实现8电子转化,然而在实际反应中,BH4-会进行不同程度的水解而释放出氢气,这种现象会降低BH4-的利用效率。因此,制备高选择性和高催化活性的阳极催化剂,提高BH4-阳极反应动力学速度,并抑制BH4_的水解析氢,具有十分重要的现实意义。金属Ag对BH4-的水解反应催化活性较低,在一定条件下可获得较高的转换效率,但其氧化速度很慢,因此Ag很难直接用作DBFC阳极催化材料。本文采用连续还原法制备了碳载M@Ag(M=Cu、Ni)核壳型催化剂,并利用物理表征和多种电化学测试技术对催化剂的形貌和对BH4-氧化的催化性能进行了研究。首先,本文采用连续还原法制备了不同比例的Cu@Ag/C核壳型纳米粒子,通过X射线衍射光谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能量散射谱(EDS)等测试技术表征了所制催化剂的组成及结构形貌;通过循环伏安(CV)、计时电位(CP)、计时电流(CA)、线性伏安(LSV)、原位红外和电池放电等多种电化学测试技术对BH4-在所制备催化剂上的电氧化行为进行了表征。物理表征结果表明,所制备的Cu@Ag/C催化剂为核壳结构型纳米粒子,其粒径约为17.8nm。电化学测试结果表明,Cu@Ag/C催化剂和Ag/C催化剂对BH4-氧化有相似的反应机理,即BH4 BH3ads → BH3OHads-→ BO2;在同一实验条件下,Cu@Ag/C有着比Ag/C更快的反应动力学速度;在不同比例的Cu@Ag/C催化剂中,Cu2@Ag1/C对BH4_的电催化氧化性能最优,反应过程中转移的电子数n达4.2,而Ag/C上的仅为2.6,同时,以Cu2@Ag1/C作为阳极催剂时,阴极为Pt网(1cm2)电极时,获得的最大功率密度为6.17mWcm-2,而相同条件下以Ag/C为阳极催化剂,获得的最大功率密度为1.37 mW cm-2。其次,本文采用连续还原法制备了不同比例的Ni@Ag/C核壳型纳米粒子,通过XRD、TEM和EDS等测试技术表征了所制催化剂的组成及结构形貌;通过CV、CP、CA、LSV和电池放电等多种电化学测试技术表征了所制催化剂对BH4-催化氧化的行为。物理表征结果表明,Ni@Ag/C催化剂具有明显核壳结构,粒径约为15nm。电化学测试结果表明,Ni@Ag/C的反应动力学优于单质Ag/C,其中,在Nii@Ag1/C催化剂上BH4-电氧化反应转移的电子数为4.8,反应活化能为20.23 kJ mol-1,而在Ag/C上转移的电子数为2.6,反应活化能为42.22 kJ mol-1。本文所制备的碳载核壳型Cu@Ag/C和Ni@Ag/C催化剂对BH4-氧化的催化性能优于单质Ag,并且反应动力学速度明显得到提高,原因可能是由于核心金属Cu或Ni与壳层Ag的“协同效应”,增加了壳层Ag的d轨道空缺率,使壳层金属Ag对BH4-的吸附能有所降低。并且,两种核壳型催化剂都存在着最佳的元素比例,分别为Cu2@Ag1/C与Ni1@Ag1/C,表明壳层金属Ag对BH4-的吸附能力过弱或过强都不利于BH4_催化氧化,只有适宜的壳层厚度才能发挥出最好的催化性能。