N2等离子体活化增强镍铁-甘油酸微球的析氧性能

析氧反应是一个涉及4个质子/电子的反应,动力学缓慢,急需开发高效、低成本的析氧反应电催化剂。金属-甘油酸配位化合物因具有纳米结构易于合成、组分易于调控等特点,被广泛用作模板合成金属氧化物、磷化物和硫化物等析氧反应催化剂。但这些催化剂的合成通常需要较高的温度、较长的反应时间或使用有毒的磷源、硫源等。目前,仍然缺乏一种低温、环境友好和快速的方式将金属-甘油酸配位化合物转变为高效析氧反应催化剂。采用N₂等离子体活化镍铁-甘油酸微球(NiFe-Gly),使其在低温下快速转化为含有镍单质、氮化镍和少量铁物种的中空微球(P-NiFe-Gly)。由于其组分和结构上的优势,P-NiFe-Gly展现出优异的析氧反应性能,在电流密度为10 mA/cm²时的过电位仅为230 mV,且具有较好的稳定性。电化学原位拉曼光谱研究表明,等离子体活化能够促进P-NiFe-Gly更快速地产生活性物种NiOOH,进而提升析氧反应活性。     

磁控溅射法制备直接甲醇燃料电池阴极

等离子体溅射沉积是制备直接甲醇燃料电池电极的非常好的方法。采用磁控溅射,Pt被成功溅射在气体扩散层上。在不同的溅射功率和气压下制备了具有相同Pt负载量(0.1mg/cm2)的电极。X射线衍射测试显示Pt以面心立方结构存在。X射线光电子能谱证明了电极中的Pt以Pt(0)态的形式存在。扫描电镜观测显示Pt催化剂以纳米粒子和纳米团簇的形式存在。溅射电极的循环伏安曲线都具有Pt金属的典型性质。将用溅射方法制备的阴极与商用催化剂制备的阳极组装成膜电极一体化,并测试了单电池的性能。结果显示,在5.3Pa,110W条件下制备的阴极相比其他溅射参数下制备的电极具有较好的电性能,这主要是由于Pt粒径的降低以及多孔催化剂层的形成。     

共溅射法制备的Pt-C薄膜的微观结构和电化学性能的研究

用共溅射的方法制备了Pt-C薄膜,薄膜由Pt纳米粒子和非晶C组成。电子显微镜和X射线衍射的测试结果显示Pt纳米粒子镶嵌在非晶C之中。高分辨率透射电子显微图像证实了2~3 nm的Pt粒子镶嵌于非晶C层中。Pt和Pt-C薄膜的电化学特性是通过循环伏安法来研究的,电解液为氮气饱和的0.5g/mol的硫酸溶液。与纯Pt薄膜相比,Pt-C薄膜显示了更高的电化学活性面积,这主要是由于非晶C支撑基材的存在降低了Pt纳米颗粒的粒径。