[发明专利]贵金属修饰纸电极在制备乙二醇电催化氧化电池中的应用

说明书

本发明涉及贵金属修饰纸电极在制备乙二醇电催化氧化电池中的应用，属于燃料电池领域。将多级纳米结构Au‑Ni‑Pt/纸电极作为燃料电池阳极，燃料电池阳极与阴极通过导线连接，插入乙二醇溶液中，自发反应氧化乙二醇，实现生物质能向电能转化，阳极产生的电子通过导线传递到阴极上，将氧气还原成氢氧根离子，实现电能的存储。本发明的新型电极结合了纳米材料的优势，具有高比表面积、高催化活性、高稳定性，有助于推进生物燃料电池的商品化，有较好的应用前景。

技术领域

本产品涉及燃料电池领域，具体为贵金属修饰纸电极在制备乙二醇电催化氧化电池中的应用。

背景技术

Au和Au基金属材料作为新型电催化剂表现着优异的电催化活性，尤其是其在碱性介质中优越的稳定性和耐腐蚀性。但是Au催化剂的电氧化活性以及其高成本仍不能满足当今发展的需求，因此，为了改善此状况，已经提出了Au基电极催化剂与多种金属共同催化的有效方法，首先在导电基材上通过电化学修饰成花状形态的Au表面，能够有效的提高它们的表面—体积比，提高它们的电催化活性。例如，Pt装饰的花状Ni颗粒明确了具有一定的花状结构确实有利于提高电极的电催化活性。其次，多数研究报告用多金属改善催化剂，例如Pd-Ni,pd-Ag等显示出高强度的电催化活性。Ni材料成本廉价，对电催化性能也有着显著的辅助催化作用。

发明内容

本发明的目的是提供贵金属修饰纸电极在制备乙二醇电催化氧化电池中的应用，具有高灵敏度、高选择性以及快速响应的特性，并且适用于简单有机物质如乙二醇环己醇的电催化氧化。

本发明采取的技术方案为：贵金属修饰纸电极在制备乙二醇电催化氧化电池中的应用，具体为：将多级纳米结构Au-Ni-Pt/纸电极作为燃料电池阳极，燃料电池阳极与阴极通过导线连接，插入乙二醇溶液中，自发反应氧化乙二醇，实现生物质能向电能转化，阳极产生的电子通过导线传递到阴极上，将氧气还原成氢氧根离子，实现电能的存储。

进一步的，以Au-Ni-Pt/纸电极作阳极，Pt电极作阴极；在阳极池中加入浓度0.1mol/L的氢氧化钾溶液作为电解质溶液，加入浓度为0.1mol/L的乙二醇作为燃料，在阴极池中加入浓度为0.1mol/L，pH值为8～14的乙二醇溶液并通入氧气，两池之间用阴离子交换膜连接，以此构建形成电催化氧化乙二醇燃料电池。

在沉积金条件不同时，由于纳米金花的粒径不同，导致最终的多级Au-Ni-Pt合金纳米花的形态也发生变化。这是由于沉积金的时间较长，形成的纳米金花较为密集，原子间自组装效应较为明显，相近的较小的聚集体会相互连结；相反当沉积时间较短时，纳米金花间距较为稀疏，因而原子自组装成的聚集体则较为规则分布均匀。当复合电极上的纳米粒子聚集体分布均匀时，电化学性能尤为突出。

电极经过化学修饰，在电极表面进行分子设计。具有优异化学性质的分子、离子固定在电极表面，形成一些微观结构，使电极具有某些特定的化学和电化学性质，从而有选择性地进行理想的反应。它在提高选择性和灵敏度方面具有独特的优势，利用化学修饰电极表面微结构提供的各种势场，有效地分离和富集材料，通过控制电极电位进一步提高了选择性。同时，本发明的灵敏度与改性剂的选择性相结合，成为分离、富集和选择性的选择，这是一个三者合一的理想体系。近年来，化学修饰电极的出现不仅促进了电极过程动力学的基本理论研究，而且有了许多重要的结果。特别是在分析中，应用研究进展迅速，使其成为电化学领域的一个新的研究领域。