具有多级导电网络钴酸镍的电催化氧还原性能

摘要

在花状脲醛树脂基碳材料上采用两步法合成了具有多级导电网络的氮掺杂碳负载Co1.29 Ni1.71 O4(NC/Co1.29 Ni1.71 O4),并探究了NC/Co1.29 Ni1.71 O4作为氧还原催化剂的催化性能及直接甲醇燃料电池的单电池性能。文中分别使用NC/Co1.29 Ni1.71 O4及Co1.29 Ni1.71 O4样品作为直接甲醇燃料电池阴极催化剂,PtRu/C作为阳极催化剂和聚合物纤维膜作为电解质膜,进行了单电池性能测试。在以Co1.29 Ni1.71 O4为阴极催化剂时,电池最大输出功率密度为1.9 mW/cm 2,而以NC/Co1.29 Ni1.71 O4作为阴极催化剂,其电池最大输出功率密度为7.4 mW/cm 2。并且在阻抗测试中,以NC/Co1.29 Ni1.71 O4和Co1.29 Ni1.71 O4样品作为阴极催化剂对应的DMFCs电池内阻分别为0.26Ω·cm-2和0.79Ω·cm-2。结果表明,具有多级导电网络结构的NC/Co1.29 Ni1.71 O4展现了更好的导电性和氧还原催化性能。其中,NC/Co1.29 Ni1.71 O4中的脲醛树脂基碳可以形成三维导电网络和作为催化剂负载骨架,而同时Co1.29 Ni1.71 O4纳米片表面吸附的导电炭黑,在Co1.29 Ni1.71 O4纳米片表面形成了新的导电网络,进一步加速反应过程中电子在Co1.29 Ni1.71 O4纳米片上的传输,从而构筑多级导电网络,这显著提高了NC/Co1.29 Ni1.71 O4电催化剂的本征催化活性。