合肥研究院純鎳石墨烯復(fù)合材料研究進(jìn)展

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納米鎳基催化劑以其高催化活性和低成本得到了研究者的廣泛認(rèn)可，并已成為重要的非鉑基催化劑，通過(guò)減小鎳基催化劑的粒徑來(lái)提高鎳的利用率是提高鎳基催化劑效率的常用方法，但是，鎳基催化劑的還原效率在很大程度上降低了。在納米顆粒尺寸上，常伴隨著顆粒團(tuán)聚和二次生長(zhǎng)，這是提高鎳基催化劑效率的一種有效途徑，可以制備出具有大量暴露活性位點(diǎn)且無(wú)團(tuán)聚生長(zhǎng)的超細(xì)鎳納米晶。

采用液相激光燒蝕法制備了鎳膠體納米粒子（帶正電荷）與氧化石墨烯（帶負(fù)電荷）的靜電相互作用，然后在水合肼溶液中還原成元素鎳，用肼連續(xù)還原法制備了含NiOx的高活性納米復(fù)合材料。氫化生成氮?dú)?，為元素鎳的形成?chuàng)造了無(wú)氧環(huán)境。最后，得到了含高分散、超小尺寸純?cè)劓嚕?.3+0.4nm）的石墨烯納米復(fù)合材料，其中，超小尺寸鎳為其催化性能的提高提供了大量的活性位點(diǎn)，石墨烯的存在極大地限制了其在催化劑中的再生和聚集。分解過(guò)程：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該材料具有超高的質(zhì)量比活性（1600ma／mg），在甲醇氧化電催化應(yīng)用中具有良好的穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)1000次循環(huán)后，鎳仍保持原來(lái)的尺寸和形態(tài)，沒(méi)有聚集和二次生長(zhǎng)。

本研究利用液相激光燒蝕技術(shù)制備的超小型納米晶體的優(yōu)點(diǎn)，制備了純鎳基石墨烯復(fù)合材料，對(duì)甲醇氧化具有良好的電催化性能，為其他非鉑催化劑的設(shè)計(jì)和合成提供了新的思路和策略。具有高電化學(xué)活性和穩(wěn)定性的納米晶體。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《化學(xué)通訊》上，該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院科研裝備研制項(xiàng)目、安徽省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

圖2。（a）在1M-KOH和1M-CH3OH+KOH溶液中的ni-/rgo循環(huán)伏安法；（b）在1-6M CH3OH+KOH溶液中的ni-/rgo循環(huán)伏安法；（c）不同循環(huán)下ni-/rgo和市售pt-/c催化劑的質(zhì)量活性比較

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