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辽宁大学茆卉、宋溪明团队在氢氧化镍复合物尿素燃料电池研究方面取得新进展

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直接尿素燃料电池(DMFCs)有望应用在能源可持续发展和解决水污染等方面。目前常用电催化剂为铂、钌,但由于其价格昂贵且资源稀缺,限制了DMFCs的商业化。如果能够实现电催化材料价格来源丰富、价格低廉,解决金属化合物导电性能、稳定性能不佳的缺点,且合成方案简便,将有效促进DMFCs产业化进程。

近期,辽宁大学化学院的茆卉宋溪明研究团队,利用聚吡咯的亚氨基与镍离子之间的配合作用,氢氧化镍纳米片及纳米粒子可在聚吡咯/氧化石墨烯复合物表面原位生长,得到Ni(OH)2/PPy/GO分级纳米结构并对尿素显示出良好的电催化性能,有望作为阳极催化剂应用于DMFCs

功能化聚吡咯/氧化石墨烯及其复合物是该团队早期开发的一种二维纳米材料,其中,聚合离子液体功能化聚吡咯/氧化石墨烯纳米片对多巴胺显示出良好的检测性能(Biosensors and Bioelectronics, 2015,70, 289–298;Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications, 2016,65, 143?150),负载银纳米粒子的聚丙烯酰胺功能化聚吡咯/氧化石墨烯复合物对4-硝基苯酚显示出很好的催化性能(Applied Surface Science, 2018, 434,522–533)。最近他们用以氯化镍作为前驱体,利用简单的溶液法在60℃条件下将两种氢氧化镍纳米结构(纳米片和纳米粒子)固载到聚吡咯/氧化石墨烯纳米片表面,得到Ni(OH)2/PPy/GO分级纳米结构,其修饰的玻碳修饰电极电子转移速率常数为2.21 s-1,电活性表面积为116 cm2/mg,并对尿素显示出良好的电催化性能,尿素扩散系数为9.2 × 10?10 cm2/s,电氧化尿素的塔菲尔斜率为30.9 mV/dec,具有很好的应用前景,有望作为阳极催化剂应用于DMFCs。这一成果发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering上,研究生曹振乾为第一编辑。通讯编辑为茆卉副教授和宋溪明教授。

该论文编辑为:Zhenqian Cao, Hui Mao,* Xi Guo, Dayin Sun, Zhijia Sun, Baoxin Wang, Yu Zhang, and Xi-Ming Song*

文章链接: https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.8b04027

茆卉副教授多年来一直从事功能化导电聚合物微/纳米结构的制备与电化学性质研究工作,宋溪明教授多年来一直从事离子液体化学以及纳米材料和乳液体系的制备、应用方面的研究工作,研究团队近五年在ACS Applied Materials & Interfaces, Biosensors and Bioelectronics, Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications, Journal of Materials Chemistry B等国际期刊发表SCI论文20余篇,研究工作受到同行权威专家的高度认可。该研究工作受到国家自然科学基金青年基金项目、面上项目等多项基金支撑。

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