聚吡咯-鈷氧化物的制備及其催化H2O2電還原性能研究.pdf

1、過氧化氫(H2O2)作為氧化劑的燃料電池具有結(jié)構(gòu)簡單、能量密度大、可在無氧條件下工作等很多優(yōu)點(diǎn),常用作水下電源和空間電源。目前過氧化氫基燃料電池陰極電還原的催化劑主要是貴金屬,因其價(jià)格昂貴、資源稀缺而增加了燃料電池的成本。聚吡咯(ppy)類過渡金屬催化劑,由于其特殊的結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的性質(zhì),表現(xiàn)出良好的催化活性和穩(wěn)定性,有望取代貴金屬而成為陰極氧還原電催化劑,近年來成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)課題。
　　 通過一種無需熱解的簡單方法合成了一種

2、鈷-聚吡咯-碳(Co-ppy-C)復(fù)合材料,并使用X射線衍射分析(XRD)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)等手段對(duì)其進(jìn)行表征。XRD圖譜表明所制備的材料中含有尖晶石構(gòu)型的β-Co(OH)2。掃描電鏡和透射電鏡表征表明該催化劑的粒徑大約為20-30 nm。以循環(huán)伏安法測試了Co-ppy-C電極在氫氧化鉀(KOH)溶液和硫酸(H2SO4)溶液中對(duì)H2O2電還原的催化性能,結(jié)果表明Co-ppy-C電極在3.0 mol·dm-3KOH溶

3、液中具有非常高的催化活性和穩(wěn)定性。當(dāng)H2O2濃度為0.4mol·dm-3、電極電勢為-0.4 V時(shí),Co-ppy-C電極表面的電流密度達(dá)到了-45 mA·cm-2;而Co-ppy-C電極在酸性溶液中的催化性能較差,當(dāng)H2O2濃度為0.4 mol·dm-3、電極電勢為0.0 V時(shí),Co-ppy-C電極表面的電流密度僅為-45 mA·cm2。
　　 采用恒電流法制備導(dǎo)電聚吡咯修飾Co3O4納米線電極,研究不同聚合時(shí)間和不同吡咯單體濃

4、度對(duì)所制備的導(dǎo)電聚吡咯修飾Co3O4納米線電極催化性能的影響,得出聚合時(shí)間為10 s,吡咯單體濃度為0.10 mol·dm-3時(shí),催化效果最好。與未被修飾的Co3O4納米線電極相比,聚吡咯修飾的Co3O4納米線電極表現(xiàn)出更好的催化活性與穩(wěn)定性。Co-ppy-C電極在3.0 mol·dm-3 KOH溶液中,當(dāng)H2O2濃度為0.4 mol·dm-3、電極電勢為-0.4 V時(shí),Co-ppy-C電極表面的電流密度達(dá)到了-120 mA·cm-2,