基于海藻酸鈉的ORR和OER催化劑制備、結構與性能研究.pdf

1、海洋生物質(zhì)不僅來源豐富，而且可以作為綠色環(huán)保的材料應用在能源和電化學催化領域。海藻酸鈉是從褐藻中提取的天然高分子聚合物，其分子可以與多價金屬經(jīng)離子交換螯合形成凝膠，凝膠中存在一種類似“蛋-盒”的結構。以下我們對其從三個方面進行了不同的處理和研究：
　　一、以海洋生物質(zhì)（海藻酸鈉）和碳納米管為原料，與鎳和鈷混合離子交換制備海藻酸鎳鈷水凝膠，冷凍干燥后再高溫碳化和氧化，制備了三元金屬/氧化物/氮摻雜碳納米管氣凝膠(Ni/NiO/NiC

2、o2O4/N-CNT-As)。Ni/NiO/NiCo2O4納米顆粒均勻分布在氮摻雜的碳納米管氣凝膠上，在Ni/NiO/NiCo2O4納米顆粒周圍有一些無定型碳。并測試了其作為雙功能催化劑催化氧還原(ORR)和析氧反應(OER)的活性以及作為鋅空氣電池氧電極催化劑的性能。結果表明好的雙功能催化性能，鋅空電池的能量效率可以達到58.5％，循環(huán)穩(wěn)定性好。
　　二、海藻酸鈉和碳納米管為原料，通過離子交換引入鐵、鈷和鎳制備海藻酸鹽水凝膠，冷

3、凍干燥后高溫碳化，制備了金屬/氮摻雜碳納米管氣凝膠(Fe2N/N-CNTAs、Co/N-CNTAs、Ni/N-CNTAs)，F(xiàn)e2N、單質(zhì)Co和Ni納米顆粒分布在氮摻雜的碳納米管氣凝膠上，這些納米顆粒周圍有一層碳包覆著形成“核殼”結構。并測試了三種材料作為燃料電池陰極催化劑的性能。Fe2N/N-CNTAs和Co/N-CNTAs的起始電位(0.02和0 V)、半波電位(-0.147和-0.159 V)接近商業(yè)化Pt/C(0.02 V,-0