[发明专利]一种NiNPs/AuNPs/GN/AgNWs/纸可塑电极的制备方法及应用

说明书

本发明涉及应用NiNPs/AuNPs/GN/AgNWs/纸可塑电极构建果糖燃料电池的方法。以NiNPs/AuNPs/GN/AgNWs/纸为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成三电极系统，将该三电极系统置于果糖溶液和支持电解质中，设置初始电位为‑0.2V，终止电位为1.3V，记录扫描速度范围为20～100mV/S的10mmol/L果糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法对电极电催化氧化果糖溶液的控制过程进行分析。本发明目的是开发一种非酶燃料电池阳极，结合纳米材料的优势，以获得一种具有较高催化活性和稳定性的燃料电池阳极，提高化学能的转换率，促进燃料电池的发展。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种基于AgNWs/纸的纳米金/纳米镍复合电极NiNPs/AuNPs/GN/AgNWs/纸电极在果糖溶液电催化氧化构建果糖燃料电池的应用。

背景技术

随着社会的发展，对化石燃料的需求飞速增长，加速了化石燃料的枯竭及其对环境的严重污染，因而限制人类社会的发展和严重影响人类健康。为了减轻化石燃料对环境的污染和对人类健康的影响，找到化石燃料的替代品至关重要。目前世界各地积极且广泛的开展可在生能源的技术研究和开发利用。目前，化石燃料的主要替代品有生物柴油、液态氢气、太阳能、风能等，燃料电池也是化石燃料的替代品。该替代品在来源分布，运输等方面优于其他替代品，且燃料电池高清洁、高转化率、低排放等优势被应用于解决能源问题。

发明内容

本发明目的是开发一种非酶燃料电池阳极，结合纳米材料的优势，以获得一种具有较高催化活性和稳定性的燃料电池阳极，提高化学能的转换率，促进燃料电池的发展。

本发明的发明构思是：本发明以GN/AgNWs/纸为基底，并在基底上利用电化学沉积法沉积纳米金-镍颗粒，制备出纳米金-镍电极。以NiNPs/AuNPs/GN/AgNWs/纸电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成三电极系统，将该三电极系统置于以氢氧化钾溶液为电解质的果糖溶液为燃料组合构建成为该燃料电池。将构建的NiNPs/AuNPs/GN/AgNWs/纸电极阳极与阴极通过导线连接，插入的果糖溶液中，自发反应氧化果糖，实现生物质能向电能转化，阳极产生的电子通过导线传递到阴极上，将氧气还原成氢氧根离子，实现电能的存储。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

(1)制备工作电极

以纸为基底，银纳米线-GN为导电层，纳米镍金颗粒为电化学沉积层，所述纳米镍颗粒沉积在纳米金颗粒上，纳米金颗粒沉积在 GN/AgNWs上；

(2)构建燃料电池

以NiNPs/AuNPs/GN/AgNWs/纸可塑电极为工作电极，Ag/AgCl 电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成三电极系统，将该三电极系统置于以氢氧化钾溶液为电解质的果糖溶液为燃料组合构建成为该燃料电池；

(3)燃料电池性能测试

设置电位为-0.2～1.3V，记录扫描速度范围为20～100mV/S的 10mmol/L果糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法对电极电催化氧化果糖溶液的控制过程进行分析。

进一步地，所述支持电解质为1mol/LKOH，pH为14。

本发明利用纸良好的柔韧性并结合银纳米线良好的导电性，制得一种对果糖具有高灵敏度的电极，电极的抗毒化能力强且该电极在果糖为基液时，催化效果好、灵敏度高、选择性好、结构稳定、具有较高的电流密度和输出功率等优点，本燃料电池可用于制作随身充电宝，可用于发电厂及电动汽车等领域。

附图说明

图1为NiNPs/AuNPs/GN/AgNWs/纸复合电极表面形貌图。

图2为果糖溶液与空白溶液循环伏安曲线对比图。