论文部分内容阅读
近年来,电催化氧化研究是燃料电池研究中涉及较多的课题。其中,许多电催化体系都涉及铂等贵金属电极。金属镍及其相关化合物来源广泛,且对乙醇等醇类的电氧化具有催化活性。本文采用化学镀的方法,制得铜基镍系列合金电催化剂,对其组成和形貌结构进行了表征和分析,并利用电化学测试技术研究了它们在碱性介质中对乙醇的电催化氧化性能,主要结果如下：(1)采用化学镀法制备了铜基镍电极(Ni-P合金电极)。SEM和EDS图像显示,在铜基表面沉积了尺寸均匀镍金属球形小颗粒,并且这些球形小颗粒相互连接过程呈链状结构,具有巨大的表面积。伏安特性研究表明,Ni-P合金电极在碱性溶液中对乙醇氧化具有一定的电催化活性。(2)采用化学镀法制备出铜基镍钴电极(Ni-Co-P合金电极),比较了它和化学镀法制备的Ni-Co-P合金电极和Ni-P合金电极的电催化活性。SEM和EDS图像显示,样品的颗粒形貌呈块状球形,比表面积增大,使反应的接触面更多,金属小颗粒基本完全覆盖铜基体,显示了更大的表面积,表面结构比较均匀,金属颗粒大小较均匀,颗粒呈类似小圆球形状的,紧密地附着在铜基体表面,它们相互连接构成了多孔网状结构,显示巨大的电活性表面积,更有利于催化氧化作用的发生。电化学测试结果表明,Ni-Co-P合金电极对乙醇氧化表现出更为优异的催化性能,相比Ni-P合金电极对乙醇氧化的起始电位提前了0.11V,氧化峰的电流增加到1.2倍。Co的加入明显改善了电催化剂对乙醇电化学氧化性能。Co在较低电位下能够生成大量的含氧物种,与Ni产生协同作用,促进了氧化反应的发生。(3)采用简单方便的化学镀法制备了一种铜基双金属镍锡电极(Ni-Sn-P合金),发现其对乙醇的电化学氧化也具有极高的电催化性能。SEM和EDS图像显示,铜基底表面担载了较多的颗粒分布均匀的Ni,Sn,P粒子,颗粒大小均匀,分布较广,相互层状叠起连接,增大了表面积,催化活性大大提高,有利于乙醇吸附氧化。电化学测试结果证明Ni-Sn-P合金电极与Ni-P合金电极相比,对乙醇具有更高的氧化反应速率和更低的起始氧化电位,并且电荷传递电阻较低。