[发明专利]石墨烯沾附塑料负载PdNi过氧化氢电还原催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过氧化氢电还原催化剂的制备方法。

背景技术

传统的燃料电池需要O₂为氧化剂，但是由于体积能量密度低的原因，应用范围受到了限制。使用液体氧化剂被认为是提高能量密度的有效途径。美国国家航空航天局、美国伊利诺伊大学、英国海军研究部以及防务科学和技术实验室等近年来开始重点支持以H₂O₂为氧化剂的燃料电池的研究，这首先是因为H₂O₂为液体，整个电池系统会显得更加紧凑、方便和易于操作；其次，以H₂O₂为氧化剂的燃料电池的理论电压和比能量高，可解决目前各类电池能量密度低的问题；第三，以H₂O₂为氧化剂的燃料电池可用做无氧条件下的电源。这些突出优点可使以H₂O₂为氧化剂的燃料电池成为新一代空间电源、水下电源、无氧电源和下一代高能量密度的便携和移动电源。

通常，燃料电池的电极是由催化剂粉末混合聚合物粘结剂、导电碳混合搅拌形成糊状，然后涂覆在金属集流体上干燥得到。这种传统的制作电极的方式由于引入聚合物粘结剂，导致有些催化剂不能很好的和电解液接触，从而引起低的催化剂利用率以及低导电率等缺点。此外，由于H₂O₂直接电还原是在碱性条件下运行的，金属集流体可能与碱发生反应，形成金属氧化物层，导致导电性能下降，长时间运行会引起金属集流体的溶解，甚至会引起脱落。从而影响电极的性能。金属集流体还会催化H₂O₂分解，降低了H₂O₂的利用率。H₂O₂直接电还原还存在H₂O₂电还原活性不高的问题，直接电还原反应如(1)式所示：

HO₂^-+H₂O+2e→2OH_ads^-+OH^-  (1)

可参阅Kui Cheng,Fan Yang,Guiling Wang,Jinling Yin and Dianxue Cao.Facile synthesis of porous(Co,Mn)₃O₄nanowires free-standing on a Ni foam and their catalytic performance for H₂O₂electroreduction.Journal of Materials Chemistry A,2013,1,1669-1676；曹殿学，杨帆，郭芬，肖雪，刘冉，王贵领，无碳无粘结剂的全金属三维多孔H₂O₂电氧化催化电极的制备方法[P].中国专利文献:CN103346332A，2013-10-09以及闫鹏，田永梅，包彦彦，曹殿学，王贵领.La_0.6Sr_0.4CoO₃催化H₂O₂电还原的性能研究.电源技术，2013，37(9):1544-1545,1598。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高过氧化氢电还原性能的石墨烯沾附塑料负载PdNi过氧化氢电还原催化剂的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

将耐碱性双面胶带的一面贴于塑料表面；将石墨烯按15-20mg·cm^-2涂覆于双面胶带的另一面；采用6-10MPa压力将石墨烯压实；将沾附石墨烯的塑料置于每升含5gNiCl₂和1gNH₄Cl的水溶液中，先在1.0V电压下活化下5min，进而在-1V下进行镍的电沉积下保持1～1.5小时；将制备好的沾附石墨烯的塑料镍基体置于含1mmol·mL^-1的PdCl₂溶液中3-5min，即得到石墨烯沾附塑料负载PdNi催化剂。

所述塑料为聚乙烯塑料、聚苯乙烯塑料、聚丙烯塑料或聚酰胺塑料以及它们的衍生塑料。