合肥研究院純鎳石墨烯復合材料研究進展

合肥研究院純鎳石墨烯復合材料研究進展

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可，并已成為重要的非鉑基催化劑，通過減小鎳基催化劑的粒徑來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，常伴隨著顆粒團聚和二次生長，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且無團聚生長的超細鎳納米晶。

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，用肼連續還原法制備了含NiOx的高活性納米復合材料。氫化生成氮氣，為元素鎳的形成創造了無氧環境。最后，得到了含高分散、超小尺寸純元素鎳（2.3+0.4nm）的石墨烯納米復合材料，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，石墨烯的存在極大地限制了其在催化劑中的再生和聚集。分解過程：實驗結果表明，該材料具有超高的質量比活性（1600ma／mg），在甲醇氧化電催化應用中具有良好的穩定性。經過1000次循環后，鎳仍保持原來的尺寸和形態，沒有聚集和二次生長。

本研究利用液相激光燒蝕技術制備的超小型納米晶體的優點，制備了純鎳基石墨烯復合材料，對甲醇氧化具有良好的電催化性能，為其他非鉑催化劑的設計和合成提供了新的思路和策略。具有高電化學活性和穩定性的納米晶體。

相關研究成果發表在《化學通訊》上，該研究得到了國家重點基礎研究發展計劃、國家自然科學基金、中國科學院科研裝備研制項目、安徽省自然科學基金等項目的支持。

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

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