[发明专利]一种基于PDMS的银纳米线/纳米金/纳米镍复合电极的制备方法及其应用

说明书

本发明属于燃料电池电极技术领域，公开了一种基于PDMS的银纳米线/纳米金/纳米镍复合电极的制备方法及其应用。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性基底，用聚乙烯醇与丙三醇混合溶液在柔性基底上修饰亲水表层，并利用银纳米线乙醇溶液作为导电层，并在该导电层利用电化学沉积法沉积纳米金‑镍颗粒，制备基于PDMS的银纳米线/纳米金/纳米镍复合电极；所述纳米镍颗粒沉积在纳米金颗粒上，纳米金颗粒沉积在银纳米线上。获得一种具有较高催化活性和稳定性的燃料电池阳极，提高化学能的转换率，促进燃料电池的发展。

技术领域

本发明属于燃料电池电极技术领域，本发明涉及一种基于PDMS的银纳米线/纳米金/纳米镍复合电极的制备方法及其应用。

背景技术

燃料电池虽然是新能源技术的代表之一，但却不是新兴概念。燃料电池直接通过催化剂催化燃料与氧气发生反应将化学能转化为电能，能源效率高达70％，并且产物多为水对环境损害极低。根据电解质区分，燃料电池可分为质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池以及碱性燃料电池等。

虽然燃料电池在一些方面有着较大的优越性，但在寿命、稳定性等方面还存在着诸多问题，提高燃料电池寿命和稳定性成为了热点研究问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于PDMS的银纳米线/纳米金/纳米镍复合电极的制备方法及其应用，开发一种非酶燃料电池阳极，结合纳米材料的优势，获得一种具有较高催化活性和稳定性的燃料电池阳极，提高化学能的转换率，促进燃料电池的发展。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于PDMS的银纳米线/纳米金/纳米镍复合电极(NiNPs/AuNPs/AgNWs/PDMS电极)的制备方法；以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性基底，用聚乙烯醇与丙三醇混合溶液在柔性基底上修饰亲水表层，并利用银纳米线乙醇溶液作为导电层，并在该导电层利用电化学沉积法沉积纳米金-镍颗粒，制备基于PDMS的银纳米线/纳米金/纳米镍复合电极；所述纳米镍颗粒沉积在纳米金颗粒上，纳米金颗粒沉积在银纳米线上。

上述一种基于PDMS的银纳米线/纳米金/纳米镍复合电极(NiNPs/AuNPs/AgNWs/PDMS电极)的制备方法具体制备步骤如下所示：

(1)制作PDMS基片；

采用光刻技术制作PDMS基片；在洁净的硅片表面旋涂光刻胶，遮蔽含有电极图形的掩膜版，最后进行曝光及显影，得到硅片模板；将硅片模板置于一次性培养皿中，浇注质量比为8-15:1的PDMS混合溶液；再放入真空干燥器中负压抽净PDMS混合溶液中的气泡，用时2-3h；取出后放入60-100℃的恒温烘箱中加热固化1h，并切分成12个电极基片；将做好的电极基片用胶带(购自美国3M公司)处理清除表面附着的灰尘，然后放入紫外臭氧清洗机中清洗2-30min，得到带有固定形状凹槽的PDMS基片；

(2)PDMS基片表面亲水层修饰；具体步骤如下：

(a)配制质量百分数为2-4％PVA与5-7％PVP的混合水溶液；优选为配制质量百分数为4％PVA与7％PVP的混合水溶液；

(b)将制备好的PDMS基片浸泡于PVA和PVP混合溶液中20-50min，再放入60-80℃的真空烘箱中干燥2h；优选为将制备好的PDMS基片浸泡于PVA和PVP混合溶液中20min，再放入60-80℃的真空烘箱中干燥2h；

(c)重复步骤(b)一次；

(d)将PDMS基片放入80-100℃的真空烘箱中热固定20-30min；

(e)重复步骤(b)、(d)一次，得到表面亲水层修饰的PDMS基片；

(3)制备AgNWs/PDMS可塑电极电极