[发明专利]NiS/Ni(OH)2

说明书

本发明涉及NiS/Ni(OH)₂@PPy/GO纳米片及甲醇电催化修饰电极。该电极包括以玻碳电极为基底电极，及附着在玻碳电极上的硫化镍及氢氧化镍复合物修饰的聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)纳米片，由于硫化镍及氢氧化镍复合物的存在，增强了甲醇分解成水和二氧化碳的反应效率，使这种纳米材料修饰电极在甲醇电催化方面表现出了较大的响应电流及较好的线性。

技术领域

本发明属于电化学催化领域，具体涉及一种甲醇电催化修饰电极及其制备方法和应用。

背景技术

基于甲醇和乙醇等液态燃料的直接醇类燃料电池(DAFCs)，具有来源丰富、操作温度低且比能量高等优点，作为可用于便携式电子和交通工具等设备的重要新型能源之一，已引起了研究者的广泛兴趣。其中由于直接甲醇燃料电池具有价格低廉，低噪音、高的能量密度、无毒、较低的工作坏境、易于运输等优点，相对于其他燃料更具有优势，可应用于笔记本电脑、手机和小型电动车等小型便携式电池，是一种较有发展前景的燃料电池。

铂类催化剂在直接醇类电池中扮演及其重要的角色，然而其昂贵的价格、易发生一氧化碳中毒等缺点限制了铂类催化剂在DAFCs中的应用。因此开发出一种能够电催化甲醇的化学修饰电极对于直接甲醇燃料电池的研究有着重要意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种价格低廉，催化性能高的NiS/Ni(OH)₂@PPy/GO纳米片。

本发明的目的之二是提供一种用NiS/Ni(OH)₂@PPy/GO纳米片制备甲醇电催化修饰电极用于电催化甲醇。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

NiS/Ni(OH)₂@PPy/GO纳米片，制备方法包括如下步骤：

1)在超声辐射的条件下，将吡咯(Py)原位化学聚合于GO纳米片上，得PPy/GO纳米片；

2)将PPy/GO纳米片分散于异丙醇和水中，再向体系中加入Ni(NO₃)₂、硫脲、氨水，搅拌均匀，将混合物移入反应釜中进行溶剂热反应，反应结束后，用蒸馏水和乙醇对产物进行洗涤，离心，真空干燥，得NiS/Ni(OH)₂@PPy/GO纳米片。

进一步的，按质量比，Ni(NO₃)₂:PPy/GO＝(2～3):1。

进一步的，溶剂热反应温度为120～200℃，反应时间为12～24h。

进一步的，本发明中，PPy/GO纳米片的制备是在超声辐射的条件下，将吡咯(Py)原位化学聚合于Hummers法制备的GO纳米片上。

一种甲醇电催化修饰电极，是以玻碳电极为基底电极，将上述的NiS/Ni(OH)₂@PPy/GO 纳米片附着在玻碳电极上制成的NiS/Ni(OH)₂@PPy/GO修饰的玻碳电极。制备方法包括如下步骤：

1)将NiS/Ni(OH)₂@PPy/GO纳米片，超声分散于无水乙醇中，得分散均匀的复合修饰剂；

2)将分散均匀的复合修饰剂滴涂于干净的玻碳电极表面，室温下干燥，得 NiS/Ni(OH)₂@PPy/GO修饰的玻碳电极。

一种甲醇电催化修饰电极在甲醇催化中的应用。方法如下：将上述的修饰电极作为工作电极，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂电极，组成三电极系统，在1M氢氧化钾水溶液中实现对甲醇的电催化。