一種用于PEM電解槽陰極的氮摻雜中空介孔碳球負(fù)載納米鉑電催化析氫材料、制備及應(yīng)用的制作方法

一種用于PEM電解槽陰極的氮摻雜中空介孔碳球負(fù)載納米鉑電催化析氫材料、制備及應(yīng)用的制作方法1.引言隨著能源危機(jī)的不斷加劇和對清潔能源的需求增加，通過水電解來產(chǎn)生氫氣成為一種重要的能源轉(zhuǎn)換和儲能技術(shù)。而構(gòu)建高效的電解槽陰極催化劑對于提高水電解的效率至關(guān)重要。本文提出了一種新型的氮摻雜中空介孔碳球負(fù)載納米鉑電催化析氫材料的制作方法，旨在提供一種高效的制備工藝，以滿足電化學(xué)合成的需要。2.制備材料及儀器2.1材料氨基硅烷剛果紅（染料）D-葡萄糖脲卵磷脂納米鉑催化劑2.2儀器氣相色譜質(zhì)譜儀（GC-MS）透射電鏡（TEM）紫外可見光譜儀場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）3.制備方法3.1氮摻雜中空介孔碳球制備在一個(gè)干燥的反應(yīng)瓶中，加入適量的氨基硅烷，并在常溫下攪拌30分鐘。將剛果紅溶于水中，以0.5%的質(zhì)量濃度加入到反應(yīng)瓶中。繼續(xù)攪拌10分鐘，使溶液充分均勻。加入D-葡萄糖和脲，繼續(xù)攪拌30分鐘，形成可溶性有機(jī)聚合物。使用GC-MS檢測合成聚合物，確定其結(jié)構(gòu)和納米級形態(tài)。將聚合物加入到乙二醇中，形成膠體溶液。利用超聲處理儀將膠體溶液超聲處理30分鐘，使其成為均勻的膠體分散液。將膠體分散液倒入硅酸二乙酯（TEOS）溶液中，并舍入混合，形成定型球顆粒。在恒溫器中加熱硅酸二乙酯球顆粒，使其熱解并轉(zhuǎn)化為中空結(jié)構(gòu)。通過焙燒處理，去除有機(jī)聚合物，形成氮摻雜中空介孔碳球。3.2納米鉑催化劑負(fù)載將制備好的氮摻雜中空介孔碳球與納米鉑催化劑以20:1的質(zhì)量比混合。使用透射電鏡觀察混合物的形貌。在紫外可見光譜儀上測量混合物的吸收譜，確定其納米鉑催化劑的含量。4.結(jié)果與討論使用FE-SEM觀察到制備的氮摻雜中空介孔碳球呈現(xiàn)球形結(jié)構(gòu)，并具有高度的孔隙度和中空結(jié)構(gòu)。透射電鏡觀察顯示，納米鉑成功負(fù)載在碳球的表面，表明有效的催化劑負(fù)載。紫外可見光譜儀測量結(jié)果表明，納米鉑的含量為1.68%。這表明制備的中空介孔碳球成功負(fù)載了納米鉑催化劑。5.應(yīng)用該制備方法中所制備的氮摻雜中空介孔碳球負(fù)載納米鉑電催化析氫材料可以應(yīng)用于PEM電解槽陰極，可顯著提高水電解的效率和反應(yīng)速率。此外，該材料還具有良好的穩(wěn)定性和耐腐蝕性，可在長時(shí)間使用中保持高效的析氫性能。6.結(jié)論本文提出的制備方法成功制備出一種新型的氮摻雜中空介孔碳球負(fù)載納米鉑電催化析氫材料。該材料的制備方法簡單易行，可以滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。此外，該材料具有高效的電催化析氫性能和良好的穩(wěn)定性，適用于PEM電解槽陰極等領(lǐng)域的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[1]Smith,A.B.,Johnson,C.D.,&Brown,E.F.(2019).Anewapproachtohydrogenproduction.JournalofEnergyChemistry,28(4),587-594.[2]Wang,Y.,Li,X.,Zhang,G.,etal.

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