碳载水滑石复合电极材料的制备及其性能的研究

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1、碳载水滑石复合电极材料的制备及其性能的研究毛海州合肥工业大学化学与化工学院利用水热法制备碳载水滑石（NiFe-LDH/石墨毡）复合电极材料，联合空气阴极燃料电池催化络合铁的氧化。与普通石墨毡相比，水滑石电极具有氧化速率快，电池中Fe2+浓度转化速率加快了44.4%。采用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）、X-射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电化学显微镜（SECM）、循环伏安（CV）以及计时电势法对NiFe-LDH/石墨毡复合电极进行表征。结果表明，NiFe-LDH/石墨毡复合电极均匀负载在碳纤维上，颗粒均匀，晶型结构为片状，同时在催化Fe2+浓度转化

2、率方而具有更好效果，因此，NiFe-LDH/石墨毡复合电极广泛应用于燃料电池中。关键词：NiFe-LDll/石墨毡;空气阴极燃料电池;Fe2+浓度转化率;催化性能;毛海州（1991-）,男，研究生，研宄方向为铁基空气阴极燃料电池阳极材料的制备与性能研宄，1105984799@qq.com。2017-03-20Preparationandpropertyofcarbon-supportedhydrotalcitescompositeelectrodematerialsMAOHai-zhouSchoolofChemistryandChemicalEngineering,

3、HefeiUniversityofTechnology:Abstract：Thecarbon-supportedhydrotalcites(NiFe-LDH/graphitefelt)compositeelectrodematerialsarepreparedviahydrothermalmethod,andthencombinedwithaircathodefuelcelltocatalyzetheoxidationofcomplexiron.Comparedwiththeconventionalgraphitefelt,thehydrotalciteelectr

4、odesuppliesfasteroxidationspeedandacceleratestheconcentrationconversionrateofEe^inthebatteryby44.4%.TheNiFe-LDH/graphitefeltcompositeelectrodesarecharacterizedbyscanningelectronmicroscope(SEM)，X-raydiffraction(XRD)，X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)，scanningelectrochemicalmicroscopy(S

5、ECM)，cyclicvoltammetry(CV)anclchronopotcntiomctry>TheresultsshowthattheNiEe-LDH/graphitefeltcompositeelectrodesareevenlyloadedonthecarbonfiber,theparticlesarehomogeneousandthecrystalstructureislamellar.TheelectrodeshavebettereffectontheconcentrationconversionrateofFe2Therefore,NiFe-LD

6、II/graphitefeltcompositeelectrodesarewidelyappliedinfuelcell.Keyword：NiFe-I,DH/graphitefelt;aircathodefuelcell;concentrationconversionofFe2+;catalyticperformance;Received：2017-03-20铁基空气阴极燃料电池中，阳极作为催化剂的载体以及溶液与导线间电子传递的中间枢纽，对加快电子传递速率、提高电池反应速率至关重要。目前普遍使用的阳极材料是碳材料，主要有石墨毡、碳纳米管m、碳纸等。虽然碳材料具有较好

7、的导电性，有利于电子的传递，但由于碳元素表面能态较高，使其易于失去电子，表现出还原性，溶液屮的电子若要跃迁到碳电极上，则需要较高的外加能量，造成较大的阳极活化过电势。大量的研究证明，通过对碳材料表面进行预处理、修饰或选择适当的阳极材料，可以有效地降低电极表面的能态，加快电子转移，减少电池中阳极反应的活化过电势，降低阳极电极电位的损失，从而提高电池反应速率位1，因此，对阳极材料的修饰是提高电池反应速率和产电量的关键。水滑石是一种层状双金属氢氧化物，其结构通式为［M、、MX(OH)2］［Ax/n-yH20］,其中M表示正二价金属离子，M表示正三价金属离子，A为化合价