[发明专利]Pd@Ni0.7Cu0.3/NiOOH/CuO混晶甲醇氧化复合电极及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Pd@Ni0.7Cu0.3/NiOOH/CuO混晶甲醇氧化复合电极及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：将玻碳片经超声洗涤后机械抛光，超声洗涤，真空干燥，得预处理玻碳片；配置溶液A、溶液B和溶液C；建立三电极沉积体系，电解液为溶液C，加入溶液A在预处理玻碳片表面沉积，清洗，再通入氧气，负载电压，得Ni0.7Cu0.3/NiOOH/CuO复合物；加入溶液B在Ni0.7Cu0.3/NiOOH/CuO复合物表面沉积，清洗，得混晶甲醇氧化复合电极。本发明还包括上述方法制得的复合电极。本发明有效解决了现有技术中活性及耐久性较差、成本较高和易毒化等问题。

技术领域

本发明属于复合电极技术领域，具体涉及一种Pd@Ni0.7Cu0.3/NiOOH/CuO混晶甲醇氧化复合电极及其制备方法。

背景技术

直接甲醇燃料电池因其高能量密度和低污染而成为便携式电子设备和电动汽车的潜在能源。甲醇可以作为一种可再生的高效燃料，具有储存和运输安全、功率高、能量密度大、快速充电和燃料电池低温启动。然而其性能在商业化过程中却面临一些挑战，如成本高昂，缓慢的反应动力学和中间产物（CO等）对催化剂的毒化问题。

目前，铂-基催化剂被认为是催化甲醇氧化的最优催化剂。然而，这些催化剂在地球表面储量较低，因此如何降低铂使用量，提升贵金属利用率，同时解决催化剂中毒问题是该类研究的前沿。钯是一种价格较铂更为便宜的元素，在碱性溶液中，钯-基催化剂因其低成本、快速动力学、高催化活性和稳定性而被开发为有前途的甲醇氧化催化剂。然而，与铂催化剂类似，CO中间体的吸附太强亦会毒化钯活性位点，抑制催化活性和稳定性。目前，大部分的研究采用自增强的调控方式，如电子结构调控，表面形貌调控和微观表面态调控等，使Pd活性位点对CO耐受性得到提升。然而，行内公知，甲醇氧化过程必然产生大量CO，增加Pd抗中毒能力只能减缓中毒速度，并不能有效提升耐久性。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种Pd@Ni0.7Cu0.3/NiOOH/CuO混晶甲醇氧化复合电极及其制备方法，采用外部协同解毒策略，实现一种自解毒，自补充，高耐久性和活性甲醇氧化催化体系，有效解决了现有技术中活性及耐久性较差、成本较高和易毒化等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种Pd@Ni0.7Cu0.3/NiOOH/CuO混晶甲醇氧化复合电极的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玻碳片经超声洗涤后机械抛光，然后置于洗涤液中再次超声洗涤，真空干燥10-20min，得预处理玻碳片；

（2）配置浓度为0.1-0.2 mol/L的六水氯化镍和三水硝酸铜的混合溶液，六水氯化镍和三水硝酸铜摩尔比为（6-8）:3，超声，得溶液A；配置0.04-0.06 mol/L的氯化钯溶液，超声，得溶液B；将氢氧化钾和甲醇按摩尔比1:（8-12）混合，超声，得溶液C；

（3）将步骤（1）所得预处理玻碳片置于铂电极夹作为工作电极，以汞/氧化汞电极作为参比电极，铂电极作为对电极建立三电极沉积体系，电解液为步骤（2）所得溶液C，然后采用I-t 测试技术加入步骤（2）所得溶液A在预处理玻碳片表面沉积Ni_0.7Cu_0.3纳米合金，去离子水清洗，再通入氧气，负载0.6V_Hg/HgO电压，得Ni0.7Cu0.3/NiOOH/CuO复合物；

（4）加入步骤（2）所得溶液B在步骤（3）所得Ni0.7Cu0.3/NiOOH/CuO复合物表面沉积，去离子水清洗，得Pd@Ni0.7Cu0.3/NiOOH/CuO混晶甲醇氧化复合电极。

进一步，步骤（1）中，将玻碳片在50-70Hz功率下超声洗涤8-12min，然后置于0.1g氧化铝粉末中机械抛光。

进一步，步骤（1）中，将玻碳片在60Hz功率下超声洗涤10min，然后置于0.1g氧化铝粉末中机械抛光。