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申请/专利权人:华东理工大学
摘要:本发明公开了一种具有优异电催化氧还原性能的碳包覆氧化铈材料,涉及材料、化学以及电催化技术领域,该制备方法包括:步骤S100氧化铈前驱体的制备和步骤S200碳包覆氧化铈的制备,本发明利用非晶碳包覆技术通过引入电子密度较高的碳层,有效地保护了氧化铈核心,防止其在反应过程中被腐蚀或分解,显著提高了催化剂的稳定性和使用寿命,碳层的存在还改善了催化剂的机械强度,减少了颗粒间的团聚和磨损,进一步延长了催化剂的耐用时间,非晶碳包覆与氧化铈之间的相互作用促进了更多氧空位和缺陷的生成,这些空位和缺陷作为活性位点,加速了氧还原反应的进行,并提高了对过氧化氢生成的选择性。
主权项:1.一种具有优异电催化氧还原性能的碳包覆氧化铈材料,包括制备方法,其特征在于,该制备方法包括:步骤S100氧化铈前驱体的制备和步骤S200碳包覆氧化铈的制备,其中所述步骤S100氧化铈前驱体的制备的具体步骤为:S101,材料准备:称取适量的六水合硝酸铈CeNO33·6H2O,确保所需摩尔量,准备去离子水,以及准备氢氧化钠NaOH溶液;S102,混合:在一个适当的容器中,将六水合硝酸铈粉末缓慢加入去离子水中,边加边搅拌,直至完全溶解,形成均匀溶液,将氢氧化钠溶液缓慢滴加到硝酸铈溶液中,同时持续搅拌,确保两者充分混合均匀,此过程会产生白色沉淀,即氢氧化铈CeOH4的初步形成;S103,加热:将混合溶液置于加热装置中,加热至一定温度,维持一段时间,以促进氢氧化铈的完全形成和老化;S104,离心与干燥:将加热后的溶液进行离心处理,以分离出固体沉淀,用去离子水多次洗涤沉淀,以去除残留的离子和杂质,将洗涤后的沉淀置于离心机中离心,去除多余水分,将离心后的固体置于烘箱中,在适当的温度如80-120℃下干燥过夜,得到氧化铈前驱体;其中所述步骤S200碳包覆氧化铈的制备的具体步骤为:S201,葡萄糖溶液的制备:称取适量的葡萄糖C6H12O6,加入去离子水中,加热搅拌至完全溶解,形成葡萄糖溶液;S202,混合与加热:将步骤S100得到的氧化铈前驱体粉末加入到葡萄糖溶液中,搅拌均匀,确保前驱体颗粒被葡萄糖溶液充分包裹,将混合溶液置于加热装置中,加热至一定温度,维持一段时间,使葡萄糖在高温下碳化并包覆在氧化铈表面;S203,离心与透析:将加热后的溶液进行离心处理,分离出固体产物,用去离子水洗涤固体产物,去除表面附着的未反应物质,将洗涤后的固体产物置于透析膜中,用去离子水进行透析处理,以去除残留的葡萄糖和其他小分子物质,透析时间根据实际需要确定,直至透析液中检测不到葡萄糖为止;S204,冷冻干燥与粉碎:将透析后的样品置于冷冻干燥机中,进行冷冻干燥处理,以去除样品中的水分并保留其多孔结构,冷冻干燥后的样品取出后,加入适量的去离子水,在细胞粉碎机中进行粉碎处理,以细化颗粒并增加比表面积,再次进行离心干燥处理,以去除多余水分,得到最终的碳包覆氧化铈电催化剂。
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