[发明专利]一种苦苣菜花模板制备的多孔CoNi包覆碳微管H2O2电氧化电极

说明书

本发明提供一种苦苣菜花模板制备的多孔CoNi包覆碳微管H2O2电氧化电极，将苦苣菜花用丙酮和去离子水清洗几次，去除杂质，烘干待用；取苦苣菜花浸在NaClO2水溶液中80℃煮10小时后抽滤，烘干；称取Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O溶解于去离子水中；将处理过的苦苣菜花浸泡在上述溶液中，室温下搅拌6小时，然后放到烘箱中直至溶剂全部蒸发得到CoNi微管前驱体；将浸渍干燥后的前驱体放在坩埚里，再氩气气氛下煅烧，最终得到多孔CoNi包覆碳微管H2O2电氧化电极。本发明弥补了H2O2电氧化速率慢，浓差极化大的不足，解决了自分解反应生成O2从电极表面逸出导致H2O2的利用率降低等问题。

技术领域

本发明涉及一种电氧化电极，尤其涉及一种苦苣菜花模板制备的多孔CoNi包覆碳微管 H2O2电氧化电极。

背景技术

H2O2不仅可以作为电池的氧化剂，它还可以发生电化学氧化反应，被氧化生成氧气，利用它可以储能的特点直接将其作为电池燃料。过氧化氢(H2O2)作为一种液态燃料和氧化剂，极大程度上解决了燃料电池所需原料在存储和运输过程中的难题。因此直接过氧化氢燃料电池作为一种新型燃料电池具有极大的发展前景。相比于直接硼氢化钠燃料电池等其他类型的直接液体燃料电池，DPPFC还具有以下优势：①由于氧化剂和燃料都是H2O2，所以不存在“穿透”现象，即不再受燃料渗透的影响。②H2O2无毒无害，而且没有碳元素，反应产物只有水和氧气，不会产生CO等会导致催化剂中毒的产物，提高了催化剂的稳定性，同时也延长了电池的使用寿命。③H2O2的电化学氧化和还原反应过程都是2e-反应，在理论上其电还原和电氧化活性分别高于O2(4e-)和甲醇(6e-)。

在H2O2电氧化过程中，H2O2容易发生自分解反应生成O2，如果产生的O2从电极表面逸出，则会导致H2O2的利用率降低。具体可参见文献陈维伟,张飞凡,杜佳亮等.泡沫镍载NiCo2O4电极的制备及其催化H2O2电氧化的性能[J].电化学.2020,26(1):96-102.以及Wang X,Ye K,Zhang HY,et al.Enhanced performance of direct peroxide peroxidefuel cells by employing three-dimensional Ni and Co@TiC nanoarrays anodes[J].International Journal of Hydrogen Energy.2017,42(22):15044-15053。

发明内容

本发明的目的是提供一种苦苣菜花模板制备的多孔CoNi包覆碳微管电氧化H2O2的方法，弥补了H2O2电氧化速率慢，浓差极化大的不足，解决了自分解反应生成O2从电极表面逸出导致H2O2的利用率降低等问题。。

本发明的目的是这样实现的：

将苦苣菜花用丙酮和去离子水清洗几次，去除杂质，60℃烘干待用。取1g苦苣菜花浸在 NaClO2(1wt％)水溶液中80℃煮10小时后抽滤，烘干。称取0.3mmol Co(NO3)2·6H2O(0.087g) 和0.6mmol Ni(NO3)2·6H2O(0.174g)溶解于30ml去离子水中。将0.5g处理过的苦苣菜花浸泡在上述溶液中，室温下搅拌6小时，然后放到80℃烘箱中直至溶剂全部蒸发(约24 小时)，得到CoNi微管前驱体。将浸渍干燥后的前驱体放在坩埚里，再氩气气氛下900℃下煅烧2小时，最终得到多孔CoNi包覆碳微管H2O2电氧化电极。

本发明以多孔CoNi包覆碳微管为工作电极，Ag/AgCl(饱和KCl溶液)电极为参比电极，碳棒作为对电极，以2mol·L^-1KOH和2mol·L^-1H2O2为电解液，即可获得了H2O2电氧化的电化学性能及稳定性。

本发明的实质是以多孔CoNi包覆碳微管作为直接过氧化氢燃料电池的电极材料，以H2O2 的碱性水溶液为电解液，组装直接过氧化氢燃料电池，获得电化学动力电源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：