基于四氧化三钴-多壁碳纳米管纳米复合材料修饰阳极的苯酚/氧气燃料电池的构建

摘要

采用溶剂热法合成了四氧化三钴(Co3 O4)纳米粒子,将其与酸化处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)通过超声辅助法制备出Co3 O4-MWCNTs纳米复合材料,然后将纳米复合物修饰在玻碳电极上,制备苯酚/O2燃料电池的阳极(Co3 O4-MWCNTs/GCE).采用扫描电镜、透射电镜及X-射线粉末衍射等方法对所得材料的形貌进行了表征,研究了苯酚在不同电极(GCE、MWCNTs/GCE、Co3 O4/GCE及Co3 O4-MWCNTs/GCE)上的循环伏安响应特性,考察了Co3O4-MWCNTs修饰电极在不同扫速(20～120 mV/s)和不同浓度(60～300 mg/L)苯酚溶液中电化学响应信号的变化.电化学测试结果表明,与单一的Co3 O4或者MWCNTs相比,Co3 O4-MWCNTs纳米复合材料对苯酚电催化氧化性能更好.采用循环伏安法电沉积铂膜为阴极氧还原催化剂,循环沉积30圈后得到铂膜修饰的玻碳电极(Pt/GCE).以Co3 O4-MWCNTs/GCE为阳极,Pt/GCE为阴极,构建了苯酚/O2燃料电池,当苯酚浓度为500 mg/L时,此燃料电池的开路电位(OCP)为0.44 V,在0.35 V下测得最大功率密度(Pmax)为0.27 mW/cm2.