Page 168 - 《精细化工》2022年第1期

第 39 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.39, No.1
202 2 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2022

有机电化学与工业
螺线形碳纳米纤维基整体式催化剂活性载体

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TAUQEER Ahmad，胡嘉宁，齐 骥 ，梁长海
（大连理工大学 精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116024）

摘要：以乙炔为原料，采用一步化学气相沉积法在泡沫镍（NF）基底上制备了覆盖碳纳米纤维（CNFs）的整体
式催化剂载体（CNFs/NF）。采用 SEM、TEM、XRD、Raman、XPS 对 CNFs/NF 进行了表征，在 1 mol/L KOH
溶液中使用线性扫描伏安法、循环伏安法、电化学阻抗谱对其电化学性能进行了测试。结果表明，螺线形碳纳
米纤维（直径在 30~130 nm 之间）直接生长、整体覆盖在泡沫镍的表面。在 1 mol/L KOH 溶液为电解质溶液的
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三电极电解池中，与 CNFs/NF 电极材料电化学活性面积呈正相关性的双层电容达到 13.69 mF/cm 。CNFs/NF
适用作具有析氧反应（OER）活性的催化剂载体。CNFs/NF 需要 260 和 385 mV 的析氧反应过电位来实现 10 和
2
100 mA/cm 的电流密度。
关键词：碳纳米纤维；整体式材料；电催化剂载体；析氧反应；有机电化学与工业
中图分类号：TQ426.65 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 01-0158-06

Spiral-shaped carbon nanofiber based integral catalyst active support

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TAUQEER Ahmad, HU Jianing , QI Ji , LIANG Changhai
（State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, China）

Abstract: An integral catalyst support (CNFs/NF) was obtained by grown of carbon nanofibers (CNFs) on
nickel foam (NF) substrate via one-step facile chemical vapor deposition method with acetylene as raw
material. CNFs/NF was characterized by SEM, TEM, XRD, Raman and XPS. The electrochemical
performance was measured in 1 mol/L KOH solution using linear sweep voltammetry, cyclic voltammetry
and electrochemical impedance spectroscopy. The results showed that the spiral-shaped carbon nanofibers
(diameter between 30 and 130 nm) were directly grown and covered the surface of the nickel foam. In a
three-electrode electrolytic cell with 1 mol/L KOH solution as electrolyte solution, the double-layer
capacitance proportional to the electrochemical surface area of CNFs/NF electrode material reached 13.69
2
mF/cm . CNFs/NF was suitable as catalyst support with oxygen evolution reaction (OER) activity. CNFs/NF
2
required 260 and 385 mV OER overpotentials to achieve current densities of 10 and 100 mA/cm ,
respectively.
Key words: carbon nanofibers; integral material; electrocatalyst support; oxygen evolution reaction;
electro-oranic chemistry and industry

碳纳米纤维（CNFs）具有一维结构 [1-3] ，其线 纳米级，从而提供极大的微观面积来进一步负载活
状结构具有显著增加集流器件表面积和作为电催化 性相，提供大量的反应活性位点。CNFs 具有较高的
剂载体的潜力。化学气相沉积（CVD）或静电纺丝 电导率和比表面积，以及优越的机械和结构性能，
是制备 CNFs 最常用的方法。与静电纺丝法相比， 使其可以成为纳米复合结构的重要组成部分 [9-12] 。
单步 CVD 法生长 CNFs 由于引入炭化步骤形成碳基 常见的电催化电极制备流程是将纳米催化材料
纳米材料，相对便捷 [4-8] 。通过 CVD 技术直接从基 配制成墨水，然后在导电的集流子基底上喷涂或沉
材表面生长 CNFs，能将衬底表面结构的尺寸缩减至 积 [13-16] 。这个过程需要使用到黏结剂，然而大部分

收稿日期：2021-07-08; 定用日期：2021-09-18; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210697
基金项目：辽宁省“兴辽英才计划”项目（高水平创新创业团队）（XLYC1908033）；中央高校基本科研业务费（DUT20LK26）
作者简介：TAUQEER Ahmad（1994—），男，硕士生，E-mail：877499703@qq.com。联系人：齐骥（1987—），男，讲师，硕士生导师，
E-mail：jiqi@dlut.edu.cn；梁长海（1971—），男，教授，博士生导师，E-mail：changhai@dlut.edu.cn。