碳微球復(fù)合材料的制備及電催化NaBH4性能的研究.pdf

1、直接 NaBH4燃料電池是一種燃料為液體的新型燃料電池,它直接以 NaBH4溶液為陽(yáng)極燃料。該燃料電池有很高的輸出電壓、能量轉(zhuǎn)化效率和能量密度,并且反應(yīng)中最多能產(chǎn)生8個(gè)電子。其陽(yáng)極部分的催化劑種類繁多，且催化特性不一。碳微球材料是一種新興的碳材料，其具有更大的比表面和吸附能力且導(dǎo)電性良好，可以負(fù)載其他物質(zhì)組成碳微球復(fù)合材料。本論文先對(duì)硼氫化鈉電氧化材料以及其陽(yáng)極催化劑載體進(jìn)行了綜述，而后意圖將直接NaBH4燃料電池的陽(yáng)極催化劑負(fù)載于碳微

2、球材料上，再采用 SEM、XRD等表征手段對(duì)制備的兩種不同的復(fù)合材料進(jìn)行物相分析，并運(yùn)用循環(huán)伏安法和計(jì)時(shí)電流法對(duì)其電催化氧化NaBH4進(jìn)行了電化學(xué)性能的測(cè)試與研究。
　　本論文首先通過(guò)合成聚苯乙烯樹(shù)脂（PS）微球來(lái)得到碳微球材料的前驅(qū)體，在其以一定比率吸收Ni粒子后炭化可以得到含有Ni陽(yáng)極催化劑的碳微球材料載體；將其負(fù)載與陽(yáng)極之上，測(cè)定NaBH4燃料半電池（僅陽(yáng)極部分）的電化學(xué)性能，并對(duì)碳微球材料載體及其負(fù)載在陽(yáng)極的區(qū)域進(jìn)行形貌表

3、征（SEM和XRD）。
　　再用置換的方法將之前的電極浸入氯鉑酸或者氯金酸中即可以得到含有 Ni-Pt或者Ni-Au的陽(yáng)極催化劑的碳微球材料載體的新電極。同樣地，利用循環(huán)伏安、計(jì)時(shí)電流相結(jié)合的方法對(duì)制備的電極進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。
　　結(jié)果表明，從SEM圖上可知，以苯乙烯：二乙烯苯：CCl4：K2S2O8：NaCl=1：0.5：0.1：0.04：0.01（wt％）的反應(yīng)物配比下得到的碳微球材料的粒徑尺寸基本符合實(shí)驗(yàn)要求，且單分

4、散性較好，并且從 XRD圖的表征證明碳微球材料上沉積了鎳、鉑和金。在電化學(xué)性能上，用10mV/s的掃速進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試，負(fù)載Ni的碳微球材料修飾的泡沫鎳電極在3.0mol/L NaOH和0.1mol/L NaBH4的電解液中電位為0V時(shí)，氧化電流密度可以達(dá)到大約60mA·cm-2；而負(fù)載Ni-Pt的碳微球材料修飾的泡沫鎳電極在同樣的條件下，氧化電流密度可以達(dá)到大約200mA·cm-2，沉積鉑后性能大約提高了3倍多；負(fù)載Ni-Au的碳微球