镍基石墨烯复合纳米材料制备及催化性能研究
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镍基石墨烯复合纳米材料制备及催化性能研究贵金属因其有限可用性而限制了在催化领域中的发展,因此选用Ni、Co等非贵金属来替代贵金属,然而单一的镍纳米颗粒在制备过程中极易发生团聚现象,致使催化活性降低。
引入石墨烯作为载体可大大降低此类现象的发生并有效提高催化剂的催化活性。
本文以石墨烯作为载体,以镍钴金属盐作为原材料,分别通过三种不同的方法来制备镍基石墨烯纳米材料。
通过TEM、XRD、SEM、EDX、BET、H<sub>2</sub>-TPD 等测试手段对获得的材料进行了表征。
采用化学还原法并通过控制镍金属与石墨烯之间的质量比制备了Ni-B/rGO 纳米材料。
硼氢化钠催化产氢测试结果表明,质量比为1:25时,Ni-B/rGO催化剂的催化产氢平均速率最大为1135ml/min·g<sub>cat</sub>。
在0.01mol·L<sup>-1</sup>NaBH<sub>4</sub>和
1.0mol·L<sup>-1</sup>NaOH以及0.1g催化剂组成的体系下,催化剂的活化能为4
2.88kJ·mol<sup>-1</sup>。
采用共还原法并通过调节Ni/Co双金属之间的摩尔比制备了Ni-Co-B/rGO纳米材料。
硼氢化钠水解制氢活性测试结果表明,Ni/Co摩尔比为1:1制备的催化剂的平均产氢速率最大达到1 792ml/min·g<sub>cat</sub>,活化能为
34.35kJ·mol<sup>-1</sup>。
同时,电催化氧化乙醇反应结果表明摩尔比为1:1时的氧化峰值最大为15.2mA·cm<sup>-2</sup>。
Ni/Co双金属之间产生的协同作用致使催化活性提高。
采用置换法并通过控制反应时间成功合成了具有新型层状结构的Ni-Co-B/rGO复合纳米材料。
置换时间为20min时制备的Ni-Co-B/rGO催化剂在水解制氢测试中平均产氢
速率最大为2 250ml/min·g<sub>cat</sub>,活化能为
28.65kJ·mol<sup>-1</sup>。
电化学测试结果表明置换20min时的氧化峰电流密度最高为23.8mA·cm<sup>-2</sup>。
相比共还原法生成的球形结构来说,层状结构由于具有更多的活性位点从而在催化反应中有着更为优异的催化活性。