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目前过氧化氢基燃料电池阴极电还原的催化剂主要是贵金属,因其价格昂贵、资源稀缺而增加了燃料电池的成本。研究对过氧化氢(H2O2)电还原具有高催化活性和选择性、良好稳定性、价格低廉的催化剂具有重大意义。
本论文利用在液相溶液中的直接生长法制备了四氧化三钴(Co3O4)、钴酸镍(NiCo2O4)纳米线电极和B型氢氧化镍(B-Ni(OH)2)电极,并用X射线衍射分析(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)等手段进行表征。XRD图谱表明所制备的纳米线分别为尖晶石构型的Co3O4和NiCo2O4,纳米片层为B-Ni(OH)2。扫描电镜和透射电镜表征表明Co3O4和NiCo2O4纳米线阵列全部由直径约为500 nm、长度约为15μm的均匀纳米线组成,Ni(OH)2电极表面为B-Ni(OH)2的纳米片层晶体。BET测定Co3O4纳米线的比表面积约为84.76 m2·g-1,NiCo2O4纳米线的比表面积约为97.90 m2·g-1。
以循环伏安法测试了Co3O4、NiCo2O4纳米线电极以及B-Ni(OH)2电极在氢氧化钠(NaOH)溶液中对H2O2电还原的催化性能,结果表明Co3O4、NiCo2O4纳米线电极在3 mol·L-1NaOH溶液中具有非常高的催化活性和稳定性,B-Ni(OH)2电极活性稍差,但仍具有其本身的优越性。当H2O2浓度为0.4mo1·L-1、电极电势为-0.4 V时,Co3O4纳米线电极表面的电流密度达到了-103.88 mA.cm-2,NiCo2O4纳米线电极表面的电流密度达到-124.86 mA·cm-2,β-Ni(OH)2纳米片层电极则较低。计时电流法测试表明Co3O4纳米线电极和NiCo2O4纳米线电极在碱性溶液中稳定性优良。直接生长法制备的纳米线电极与粉末涂覆法制备的电极相比,活性更高、稳定性更佳,且此法更加简便。
本论文利用在液相溶液中的直接生长法制备了四氧化三钴(Co3O4)、钴酸镍(NiCo2O4)纳米线电极和B型氢氧化镍(B-Ni(OH)2)电极,并用X射线衍射分析(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)等手段进行表征。XRD图谱表明所制备的纳米线分别为尖晶石构型的Co3O4和NiCo2O4,纳米片层为B-Ni(OH)2。扫描电镜和透射电镜表征表明Co3O4和NiCo2O4纳米线阵列全部由直径约为500 nm、长度约为15μm的均匀纳米线组成,Ni(OH)2电极表面为B-Ni(OH)2的纳米片层晶体。BET测定Co3O4纳米线的比表面积约为84.76 m2·g-1,NiCo2O4纳米线的比表面积约为97.90 m2·g-1。
以循环伏安法测试了Co3O4、NiCo2O4纳米线电极以及B-Ni(OH)2电极在氢氧化钠(NaOH)溶液中对H2O2电还原的催化性能,结果表明Co3O4、NiCo2O4纳米线电极在3 mol·L-1NaOH溶液中具有非常高的催化活性和稳定性,B-Ni(OH)2电极活性稍差,但仍具有其本身的优越性。当H2O2浓度为0.4mo1·L-1、电极电势为-0.4 V时,Co3O4纳米线电极表面的电流密度达到了-103.88 mA.cm-2,NiCo2O4纳米线电极表面的电流密度达到-124.86 mA·cm-2,β-Ni(OH)2纳米片层电极则较低。计时电流法测试表明Co3O4纳米线电极和NiCo2O4纳米线电极在碱性溶液中稳定性优良。直接生长法制备的纳米线电极与粉末涂覆法制备的电极相比,活性更高、稳定性更佳,且此法更加简便。