我國研制出純單質(zhì)鎳/石墨烯復(fù)合材料，有望替代昂貴的鉑基催化劑

日期：2018-03-16 點(diǎn)擊次數(shù)：1830

我國研制出純單質(zhì)鎳/石墨烯復(fù)合材料，有望替代昂貴的鉑基催化劑

2018-03-15 石墨盟

3月14日，從中科院固體物理研究所獲悉，該所液相環(huán)境激光制備與加工實(shí)驗(yàn)室，在純單質(zhì)鎳/石墨烯復(fù)合材料的制備及其甲醇氧化電催化研究方面取得*新進(jìn)展，相關(guān)研究工作成果日前在國際著名的《化學(xué)通訊》上發(fā)表。

納米鎳基催化劑因其高的催化活性和低成本而被研究者們廣泛認(rèn)識，并已成為重要的非鉑基催化劑之一。通過降低鎳基催化劑的尺寸來增加鎳的利用率，是提高鎳基催化劑效率的常用方法。然而，納米顆粒尺寸的減小總是不可避免的伴隨著顆粒團(tuán)聚和二次生長。因此，獲得具有大量暴露活性位點(diǎn)且不團(tuán)聚生長的超細(xì)鎳單質(zhì)納米晶是提高鎳基催化劑效率的有效途徑。

中科院固體物理研究所

針對于此，科研人員以液相激光熔蝕法為技術(shù)手段，利用鎳（Ni）膠體納米顆粒(帶正電荷)與氧化石墨烯(帶負(fù)電荷)的靜電作用首先得到高活性的NiOx負(fù)載納米復(fù)合材料；并在水合肼溶液中還原生成單質(zhì)鎳。NiOx被水合肼還原不斷產(chǎn)生氮?dú)?，為生成的單質(zhì)鎳創(chuàng)造了無氧環(huán)境，并*終獲得高度分散、超小尺寸的純單質(zhì)鎳負(fù)載的石墨烯納米復(fù)合材料。其中單質(zhì)鎳的超小尺寸為其催化性能的提升提供了大量的活性位點(diǎn)；同時石墨烯的存在極大的限制了其在催化過程中的再生長和聚集。

實(shí)驗(yàn)表明，該材料在甲醇氧化電催化應(yīng)用中展現(xiàn)出了超高的質(zhì)量比活性和優(yōu)良的穩(wěn)定性。且循環(huán)1000次后，單質(zhì)鎳依舊保持原來的尺寸和形貌，沒有發(fā)生聚集和二次生長。

該工作成果利用液相激光熔蝕技術(shù)獲得超小納米晶的優(yōu)勢，制備出了純單質(zhì)鎳負(fù)載的石墨烯復(fù)合材料，并展現(xiàn)出優(yōu)良的甲醇氧化電催化性能，為設(shè)計(jì)合成其它具有高電化學(xué)活性和穩(wěn)定性的非鉑催化劑納米晶提供了新的思路和策略。

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