[发明专利]含镍钴氮的糖电池阳极催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了含镍钴氮的糖电池阳极催化剂及制备方法和应用，含镍钴氮的糖电池阳极催化剂的制备方法，包括如下步骤：取硝酸钴、硝酸镍、尿素、乙醇和薄荷粉，混合均匀；搅拌；在370℃～420℃下，通入氮气6～8小时，冷却至室温，得到含镍钴氮的糖电池阳极催化剂。本发明制备方法简单易行。本发明的催化剂可以用于制备廉价、高效、非贵金属的糖电池阳极。通过添加氮含量显著改善金属的电化学性质。含镍钴氮的糖电池阳极催化剂制备的糖电池阳极显示出最大功率密度为30.89W/m²。本发明的含镍钴氮的糖电池催化剂，还可用于任何基于氧化还原反应的电化学装置中。

技术领域

本发明属于燃料电池催化剂领域，涉及一种含镍钴氮的糖电池阳极催化剂及制备方法和用途。

背景技术

由于化石燃烧，人口增长，全球工业化和城市化加剧，环境空气污染日益严重，全球平均温度日益增加。天然气，汽油，煤和石油等化石燃料的燃烧是产生二氧化碳的主要来源，最终导致全球变暖。必须开发新的清洁能源，以满足全球能源需求，而不会产生二氧化碳。为了克服这些环境威胁，应该开发环保的可再生能源并发展减少二氧化碳排放的技术。因此，为了满足日益增长的无污染能源的需求，研究人员正在研究无毒和更多可用的燃料，人们对甲醇，乙醇和葡萄糖等生物燃料电池有了更多的追求。其中，葡萄糖、蔗糖等糖类物质是一种可再生的生物燃料，可大量供应，并且很容易从不同农业活动产生的废物生物质中获得。此外，糖类物质具有释放能量的能力。为了在糖中有效地获得储存的能量，直接将化学能转化为电能是可选的。燃料电池是将生物燃料中储存的化学能转化为电能的装置，以糖为底物的燃料电池(糖电池)由于其低排放，高稳定性和高效率等专有特性而备受关注。

文献中已经有对直接碱性燃料电池(DAFC)进行了各种各样的工作，并且众所周知，由于在其表面上发生氧化还原反应的快速动力学，因此Pt已被大量用作阳极催化剂。然而，铂资源有限，易中毒和基于铂的催化剂的高价格阻碍了其广泛应用。为了克服这个问题，许多研究人员一直在研究非贵金属过渡金属，如(Ni，Co，Fe，Cu和Zn)。Ni和Co是丰富且廉价的非贵金属过渡金属，可用于葡萄糖生物传感器、金属空气电池和燃料电池。Gao等人使用Ni-Co复合催化剂催化乙醇氧化，得到峰值功率密度为23.97W/m²。该方法中，Ni和Co与氢氧化物、氧化物和磷化物配合使用，但该方法制备的催化剂不适合于糖的电化学氧化，为了糖电池的推广应用，需开发一种能高效氧化糖类物质的低成本催化剂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种含镍钴氮的糖电池阳极催化剂。

本发明的第二个目的是提供一种含镍钴氮的糖电池阳极催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种含镍钴氮的糖电池催化剂在制备糖电池阳极的应用。

本发明的技术方案概述如下：

含镍钴氮的糖电池阳极催化剂的制备方法，包括如下步骤：按比例取720-870mg硝酸钴、720-870mg硝酸镍、660-750mg尿素、6-8ml乙醇和50mg～80mg薄荷粉，混合均匀；搅拌10～12小时；在370℃～420℃下，通入氮气6～8小时，冷却至室温，得到含镍钴氮的糖电池阳极催化剂。

硝酸钴、硝酸镍、尿素、乙醇和薄荷粉的比例优选为：795mg：795mg：705mg：7ml：65mg。

搅拌的时间优选为11小时。

优选地，通入氮气的温度为390℃，通入氮气的时间为7小时。

上述方法制备的含镍钴氮的糖电池阳极催化剂。

上述含镍钴氮的糖电池催化剂在制备糖电池阳极的应用。

本发明的优点：

1.本发明制备方法简单易行。