碳基金铂复合电极的制备及其氧还原/氧析出催化性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lwz
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,随着新能源产业的快速发展,二次电池作为重要的储能设备受到了广泛的关注。其中,锂空气电池由于具有极高的理论比容量和比能量,被认为是最具潜力的二次电池。锂空气电池以空气中的氧气作为反应物,分别在放电和充电过程中在正极上发生氧气还原反应(ORR)与氧气析出反应(OER),AuPt合金等合适的双向催化剂能够有效降低反应过电压,提升正极材料的循环性能。本文采用电沉积方法,在碳纸等基体上原位制备了粒径小、分散均匀的AuPt合金,研究了AuPt合金的电沉积过程,以及电极基体、主盐浓度、添加剂等条件对AuPt合金催化性能的影响。首先通过循环伏安曲线和极化曲线研究了AuPt合金的电沉积过程,发现主要存在Au的沉积、Pt的转化和AuPt的共沉积三个过程,确定了-0.3 V(vs.SCE)作为沉积电势。研究表明,镀液中主盐总浓度为20 mmol·L-1时,AuPt合金的沉积过程受电化学和扩散的混合控制,扩散系数为5.6172×10-5 cm2·s-1,AuPt合金的成核过程为有利于纳米晶形成的瞬时成核过程。然后比较了碳纸(CP)、碳纸/石墨烯纳米片(CP/GNs)或者碳纸/科琴黑(CP/KB)作为基体时AuPt合金的性能,发现CP/GNs作为基体较好。在含有8 mmol·L-1的HAuCl4、12 mmol·L-1的H2PtCl6和0.1 mol·L-1的HCl的镀液中,沉积25 s,CP/GNs基体上得到颗粒尺寸主要为100200 nm的AuPt合金,电极表面同时存在200 nm以上的颗粒团聚;X射线光电子能谱仪(XPS)测试显示电极上Au、Pt元素的含量分别为5.06 at%、2.81 at%,其余为C和O。能谱(EDS)测试显示AuPt合金中Au的含量为78.84 at%,Pt的含量为21.16 at%,CP/GNs/AuPt电极催化ORR的Eo为0.87 V(vs.RHE),且ORR过程转移电子数高于3.5,确定为4电子反应过程,电极的动力学电流密度约为32 mA·cm-2;此时CP/GNs/AuPt电极对OER过程的催化测试Eo为1.69 V(vs.RHE)。降低镀液中主盐的总浓度,当HAuCl4浓度为0.8 mmol·L-1、H2PtCl6浓度为1.2mmol·L-1,0.5 mol·L-1的H2SO4时,AuPt合金催化剂的粒径尺寸降低为100150nm,EDS测试显示AuPt合金中Au的含量为55.74 at%,Pt的含量为44.26 at%;AuPt的含量接近1:1,有利于ORR与OER,然而主盐浓度降低后CP/GNs/AuPt电极催化ORR的Eo为0.85 V(vs.RHE)。在低主盐浓度的镀液中加入60 mg·L-1乙醇酸作为添加剂,镀液的扩散系数降低为7.2263×10-6 cm2·s-1,沉积35 s制备了AuPt合金分散均匀、粒径低于100 nm的CP/GNs/AuPt电极;XPS测试显示电极上Au和Pt元素的含量分别0.81 at%、0.59 at%,负载量明显降低。EDS测试显示AuPt合金中Au的含量为52.15 at%,Pt的含量为47.85 at%;X-射线衍射(XRD)分析表明催化剂中存在较多的高指数晶面(200)、(220)和(311)。电极催化ORR遵循4电子过程,Eo提高至0.88 V(vs.RHE),电极的动力学电流密度增加为80 mA·cm-2,ORR反应更容易。此条件下制备的AuPt合金催化剂对OER催化过程的Eo为1.67 V(vs.RHE),更有利于氧气的析出。
其他文献
“王庆坨改变之日,就是天津自行车产业振兴之时”。是天津市自行车电动车行业协会理事长龚孝燕在2003年12月的“王庆坨自行车产业研讨会”说过的一句话。时至今日,流逝的时光近
近年来,提高城市的环境指数,改善城市的生态环境成为城市发展的重要组成部分,笔者以生态哲学的角度来指导城市园林绿化建设,提高管理水平,实现城市建设的可持续发展。
本文详细介绍了“便携式辐射测温仪”光学系统的设计方法,着重介绍系统相对孔径的选取,红外视场的确定及消杂光光阑的设计,并进一步分析了该系统的象差特性及其理论分辨率。
纳米材料由于其结构的特殊性而表现出独特的物理化学性质,作为电极材料在电化学领域比如传感器、光电催化等方面展现出巨大的应用潜力,但是目前以贵金属电催化剂为代表的纳米
文章以综合国力要素为分析标准,运用"文化指标"分析方法,对电视纪录片《大国崛起》节目文稿进行关键词索引并分析比例构成,以语义分析为视角,进行个案研究,综合考量潜藏在本
原始市集在发展过程中分为两条线,一是城市,一是草市。二者互为补充,为我国经济的交流与发展作出巨大的贡献。
<正>终其一生,每个人都应当拥有适合自己具体风险、具体需求和具体情况的最佳风险保障解决方案。随着"保险姓保"理念的深入,传统模式下一向看似冷门的定期寿险如今搭上了互联
分娩是胎儿脱离母体成为独自存在个体的过程,也是产妇的必经过程。分娩虽然是人类繁衍的正常生理过程,但许多初产妇都对自然分娩带来的疼痛感到恐惧和紧张。因此无痛分娩成为
目前我国90%以上的连续式粮食干燥机都是采用传统的燃煤热风干燥模式,其产生的废气不经降污和余热回收利用处理直接向大气中排放,干燥机不仅热能利用率低、干燥效果较差,而且
晋商股份制的产生早于西方,发展较为完善,其萌芽于明代,繁盛于清代,这与明清时期社会经济的发展,特别是商品经济及其市场的繁荣有着密切的联系。晋商股份制有效提升了商号的