【摘 要】
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层状氢氧化物材料特别是镍铁基氢氧化物(NiFe-LDH),由于其地球存储丰富、价格低廉、制备方法简单、催化效率高等优点,已成为最有前途的析氧反应(OER)催化剂之一。但是,由于其
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层状氢氧化物材料特别是镍铁基氢氧化物(NiFe-LDH),由于其地球存储丰富、价格低廉、制备方法简单、催化效率高等优点,已成为最有前途的析氧反应(OER)催化剂之一。但是,由于其存在导电性差,活性位点有限等缺点限制了其在实际生产中的大规模应用。本文主要是通过调控反应溶剂比控制产物形貌,以及将原料与导电性较好的碳材料复合来提高NiFe-LDH的电化学性能。具体研究内容如下:(1)通过水热合成制备了一系列不同反应溶剂比例的NiFeCo氢氧化物(NFC-LDH-0、NFC-LDH-2及NFC-LDH-3)催化剂,确定反应最佳溶剂比,最后将rGO引入到金属氢氧化物制备过程中,制备了还原氧化石墨烯/镍铁钴氢氧化物复合物(rGO/NFC-LDH-2)。测试结果表明:反应溶剂异丙醇与乙二醇的体积比为8:2时,催化剂为空心纳米结构,展现出较好的OER电催化性能。通过引入rGO,制备rGO/NFC-LDH-2复合物,有效地提高了金属氢氧化物的电化学OER催化性能,其OER起始电位为1.45 V(vs RHE),在电流密度为10 mA/cm~2时的过电位仅为269 mV)。(2)通过简单的一步电化学沉积法制备了一系列电化学剥离碳纳米结构(CNS)/镍基层状双氢氧化物(LDH)纳米复合物(CNS/NiFe-LDH)。所制备的CNS/NiFe-LDH纳米复合物展现出较好的电催化OER活性,其析氧起始电位为1.44 V(vs RHE),在电流密度为10 mA/cm~2时的过电位仅为236 mV。所制备的催化剂CNS/NiFe-LDH及CNS/NiCo LDH纳米复合物在碱性电解液中也展现出良好的电催化甲醇氧化(MOR)性能,因此具有多功能催化活性。
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