具有多级导电网络钴酸镍的电催化氧还原性能 论文

本篇论文研究了具有多级导电网络结构的钴酸镍电催化剂在电催化氧还原反应中的性能，以及在直接甲醇燃料电池（DMFC）中的应用。文章采用了在花状脲醛树脂基碳材料上通过两步法合成的氮掺杂碳负载Co1.29Ni1.71O4（NC/Co1.29Ni1.71O4），并对比了这种催化剂和普通的Co1.29Ni1.71O4作为阴极催化剂在DMFC中的性能差异。从材料制备的角度来看，通过两步法在具有特殊形态的碳材料上合成NC/Co1.29Ni1.71O4是一个关键知识点。两步法可能涉及材料的前驱体合成和热处理等过程，以确保Co1.29Ni1.71O4纳米片均匀地分布在氮掺杂碳上，从而形成多级导电网络结构。在这方面的相关研究可以参考直接碳燃料电池实验研究，其中探讨了类似的多级导电网络在不同燃料电池中的应用。

本论文探讨了催化剂的导电性和氧还原反应的催化性能。多级导电网络的构建被认为是提高催化性能的重要因素。在NC/Co1.29Ni1.71O4中，脲醛树脂基碳能够构建三维导电网络，并且作为催化剂的负载骨架；同时，Co1.29Ni1.71O4纳米片表面吸附的导电炭黑，会形成新的导电路径，这有助于加速电子在纳米片上的传输，从而提高了整体的电催化活性。有关导电炭黑在燃料电池中的作用，更多信息可参见氮掺杂碳层修饰的石墨烯纳米片支持直接甲醇燃料电池用的Pt纳米粒子。

进一步地，论文通过电池性能测试验证了NC/Co1.29Ni1.71O4作为DMFC阴极催化剂的实用性。测试结果显示，在使用NC/Co1.29Ni1.71O4作为阴极催化剂时，电池的最大输出功率密度能达到7.4mW/cm²，相比仅使用Co1.29Ni1.71O4作为阴极催化剂时的1.9mW/cm²，有显著提升。而且，NC/Co1.29Ni1.71O4作为阴极催化剂时的电池内阻较低，为0.26Ω·cm²，而后者为0.79Ω·cm²。这些数据表明，通过构建多级导电网络提高了材料的导电性，进而提升了催化剂的电催化活性。对于电池性能提升的更多细节，可以参考直接甲醇燃料电池的模糊PID控制研究。