純單質鎳負載（zǎi）的石墨烯複合材料製備

純單質鎳負載的石墨（mò）烯複合材料（liào）製備

近期，中國科學院合肥物質科學研究院固（gù）體物理研究所液相環境激（jī）光製備與加工實驗室在純單質鎳/石墨烯複（fù）合材料的製備及其甲醇氧化電催化研究中取得新進展。


納米鎳基催化劑因其高（gāo）的催化活性和低成（chéng）本而被研究者們廣泛認識，並已（yǐ）成為重要的非鉑基催化（huà）劑。通（tōng）過降低鎳基催化劑的尺寸來增加鎳的利用率，是提高鎳基催化劑（jì）效率的（de）常用方法。然而，納米顆粒尺（chǐ）寸的減小總是不可避免地伴隨著顆粒團聚和二（èr）次生長。獲（huò）得具有大量暴露活性位點且不團聚（jù）生長的超細鎳單質納米（mǐ）晶，是（shì）提高鎳基催化劑（jì）效率的有效途徑。

該研究以液相激光熔蝕法為（wéi）技術（shù）手段，利用Ni膠體納米顆粒（帶正電荷）與氧化石墨烯（GO，帶負電荷）的靜電作用首先得到高活（huó）性的NiOx負載納米複合材料，並在水合肼溶液（yè）中還原（yuán）生成單質鎳。NiOx被水合肼還原不斷產生N2，為生成的單質鎳創（chuàng）造了無氧環境，並最終獲得高度分散、超小尺寸的（de）純單質鎳（niè）（2.3±0.4nm）負載的（de）石（shí）墨烯納米複合材料。其中，單（dān）質鎳的超小尺寸為其催化性能的提升提供了大量的活性位點（diǎn），石墨烯的存在極大限製了其在催化（huà）過程中（zhōng）的再生長和聚集。實驗表明，該材料在甲醇氧化電催化應用中展現出了超高的質量比活性（1600mA/mg）和優良（liáng）的穩（wěn）定性，循環1000次後，單質鎳依舊保持原來的尺寸和（hé）形貌，沒有發生聚集和二次生長。


該研究利（lì）用液相激光熔蝕（shí）技術獲得超小納米晶的優勢，製備出了純單質鎳負載的石墨烯複合材料（liào），並（bìng）展（zhǎn）現出優良的甲醇氧化電催化性能，為設計合成其（qí）它具有高電化學活性和穩定性（xìng）的非鉑催化劑（jì）納米晶提供了新的思路和策略。


相關研究成果發表在Chemical Communications上。該研究得到了國家重（chóng）點基礎研究發展計劃、國（guó）家自然科學基金、中科院科研裝備（bèi）研製項目和安徽省自然科學基金的資（zī）助。

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