镍/氧化镍复合材料用于尿素电催化氧化的研究

摘要

以蛋壳膜为碳载体，NiSO₄·6H₂O为镍源前驱体，尿素作为矿化剂，通过简单的一步水热法制备了一种尿素氧化反应（urea oxidation reaction, UOR）电催化剂。采用X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）、扫描电镜（Scanning electron microscope, SEM）、透射电镜（Transmission electron microscope,TEM）和X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS）等手段对催化剂的组分与物相，微观形貌和化合价进行了测试表征，采用循环伏安法（Cyclic voltammetry, CV）、电化学阻抗谱（Electrochemical impedance spectroscopy, EIS）和计时电流法（i-time, i-t）等电化学方法对电催化剂的催化活性、稳定性等性能进行了测试评价。结果表明Ni/NiO-C@400对尿素氧化反应具有良好的电催化活性(电压0.60 V vs.饱和甘汞电极（Saturated calomel electrode, SCE），电流密度为182 mA·cm^-2)和稳定性（12 h i-t测试后，电流密度保持率为95%），其原因可能是N和S原子的存在，Ni更容易形成尿素氧化的活性物种Ni³⁺，此外Ni和NiO的协同作用更有助于催化剂保持优良的催化活性和稳定性。

关键词

尿素氧化反应 / 蛋壳膜 / 协同效应 / 杂原子