[發(fā)明專利]一種泡沫鎳支撐的多孔過渡金屬鈷電極及其制備方法和在硼氫化鈉電催化氧化中的應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911420669.5 | 申請日： | 2019-12-31 |
| 公開（公告）號： | CN111082073B | 公開（公告）日： | 2021-04-06 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張棟銘;張君君;劉有智;崔燦;王浩宇;程宇玲;祁貴生;焦緯洲;袁志國 | 申請（專利權(quán)）人： | 中北大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/86 | 分類號： | H01M4/86;H01M4/88;H01M4/90 |
| 代理公司： | 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101 | 代理人： | 申艷玲 |
| 地址： | 030051 山*** | 國省代碼： | 山西;14 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 泡沫 支撐 多孔 過渡 金屬 電極 及其 制備 方法 氫化 電催化 氧化 中的 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明公開了一種泡沫鎳支撐的多孔過渡金屬鈷電極及其制備方法和在硼氫化鈉電催化氧化中的應(yīng)用。采用電沉積及“去合金”過程制備多孔過渡金屬鈷作為高性能催化劑催化NaBH4的電氧化反應(yīng)。在電沉積過程中，過渡金屬鈷與SiO2形成復(fù)合物，進(jìn)而采用“去合金”過程將SiO2去除，形成具有高比表面積的多孔鈷，對NaBH4電氧化具有優(yōu)越的催化活性。本發(fā)明不使用貴金屬材料，價格低廉，利于工業(yè)化應(yīng)用；解決了NaBH4電氧化催化劑成本高昂，過渡金屬材料催化活性低的缺點。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種泡沫鎳支撐的多孔過渡金屬鈷電極及其制備方法和在硼氫化鈉電催化氧化中的應(yīng)用，屬于電催化氧化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
直接硼氫化物燃料電池（Direct borohydride fuel cells，DBFC）是一種直接以硼氫化物作為燃料的燃料電池，其具有高的功率密度及電池電壓，且清潔環(huán)保。作為DBFC的燃料，硼氫化鈉（NaBH4）具有高的儲氫量（10.6 wt.%）和比容量（5668 A·h·kg-1），理論上其完全電氧化可釋放8個電子，參見下式：
NaBH4的電氧化性能是決定DBFC性能的重要因素之一。催化其電氧化的催化劑主要有貴金屬（如：Pt、Pd、Au等）、過渡金屬（如：Ni、Co、Cu等）及儲氫合金（如：AB2型、AB5型等）等。貴金屬催化劑催化性能優(yōu)越，但其儲量有限，價格高昂，限制了其發(fā)展。過渡金屬及儲氫合金價格低廉，具有良好的發(fā)展前景，但是其催化活性較低。金屬鈷可有效地催化NaBH4電氧化反應(yīng)的進(jìn)行（可參閱Dongming Zhang, Ke Ye, Kui Cheng, Dianxue Cao, JinlingYin, Yang Xu, Guiling Wang*. High electrocatalytic activity of cobalt-multiwalled carbon nanotubes-cosmetic cotton nanostructures for sodiumborohydride electrooxidation[J]. International Journal of Hydrogen Energy.2014, 39: 9651-9657.及Dongming Zhang, Ke Ye, Jinling Yin, Kui Cheng, DianxueCao, Guiling Wang*. Low-cost and binder-free, paper-based cobalt electrodefor sodium borohydride electro-oxidation[J]. New Journal of Chemistry. 2014,38: 5376-5381.），對其進(jìn)行修飾或改性使其獲得更加優(yōu)越的電催化性能具有良好的市場應(yīng)用前景。
電沉積法是一種制備電極材料的有效方法，其避免了電極材料制備過程中有機(jī)粘結(jié)劑的使用，保證了電極具有良好的導(dǎo)電性，且使催化劑能在電極表面牢固粘附，從而可保證電極在溶液中穩(wěn)定的測試?！叭ズ辖稹狈捎糜谥苽涠嗫纂姌O材料，增加催化劑比表面積，進(jìn)而提高電極催化性能，并減少催化劑用量，降低電極成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種泡沫鎳支撐的多孔過渡金屬鈷電極及其制備方法和在硼氫化鈉電催化氧化中的應(yīng)用，以二氧化硅為模板，采用電沉積及“去合金”過程制備多孔過渡金屬鈷，作為催化NaBH4的電氧化材料，用以提高過渡金屬的催化性能，克服了有機(jī)粘結(jié)劑造成的電極導(dǎo)電性差及測試過程中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題。
本發(fā)明的實質(zhì)是采用電沉積及“去合金”過程制備多孔過渡金屬鈷作為高性能催化劑催化NaBH4的電氧化反應(yīng)。
本發(fā)明提供了一種泡沫鎳支撐的多孔過渡金屬鈷電極的制備方法，包括以下步驟：
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