楊婕妤，張淑娟，萬(wàn)正睿，劉紅英，張翊青，周立群

(湖北大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，有機(jī)化工新材料湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，有機(jī)功能分子合成與應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430062)

0 引言

不斷增加的能源危機(jī)和化石燃料的快速枯竭使人類(lèi)社會(huì)急需探索新能源[1].研究發(fā)現(xiàn)，直接醇類(lèi)燃料電池(DAFC)被認(rèn)為是減緩未來(lái)能源需求的重要候選者.DAFC的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于：醇類(lèi)燃料易于獲得、燃料儲(chǔ)存更安全、高理論開(kāi)路電勢(shì)和易于運(yùn)輸?shù)?近年來(lái)，室溫下長(zhǎng)鏈醇如乙二醇的氧化受到極大關(guān)注.直接乙二醇燃料電池(DEGFC)具有高電動(dòng)勢(shì)、高能量密度、環(huán)境友好且便于攜帶存儲(chǔ)，是未來(lái)新能源材料發(fā)展的重點(diǎn).乙二醇在電池陽(yáng)極被氧化，而O2在陰極被還原成H2O，且乙二醇在堿性介質(zhì)中的電氧化會(huì)比其他類(lèi)似燃料提供更高的陽(yáng)極電流密度[2]，基于上述優(yōu)勢(shì)使DEGFC具有很好的發(fā)展前景.眾所周知，乙二醇通過(guò)C—C鍵/C—H鍵斷裂完全氧化為碳酸鹽時(shí)需要10個(gè)電子，以及較多中間物種的吸脫附，因而容易導(dǎo)致催化劑中毒，需要較高的反應(yīng)活化能[3].為了提高乙二醇的電氧化活性，可以通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：特別的載體結(jié)構(gòu)和多金屬的協(xié)同催化[4].

石墨烯具有較大的比表面積和良好的導(dǎo)電性[5]，被認(rèn)為是最有前景的燃料電池陽(yáng)極催化劑的載體[6].氧化石墨烯(GO)是一種柔性的二維納米材料，含有大量環(huán)氧基和羧基等含氧官能團(tuán)[7-8]，此外，還原氧化石墨烯(rGO)可以通過(guò)其固有的殘留含氧官能團(tuán)和缺陷位點(diǎn)錨定金屬納米粒子[9]，并限制金屬納米粒子的自由移動(dòng)性來(lái)提高催化效率和穩(wěn)定性[10-11].因此，以石墨烯為載體或修飾石墨烯形成復(fù)合載體負(fù)載金屬納米粒子，在DEGFC的應(yīng)用中將產(chǎn)生較好的催化效果.CuCo2O4是一種良好的催化劑，已應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，例如，Quanbing Liu[12]等利用CuCo2O4納米薄板催化氨硼烷的水解脫氫；Kwansun Kim[13]等合成了3種CuCo2O4納米粒子，并將其作為可充電鋰/空氣電池的催化劑；Weiming Zhang[14]等報(bào)道了CuCo2O4/rGO是一種高效工業(yè)生產(chǎn)對(duì)硝基苯酚的催化劑，具有良好的導(dǎo)電性和電學(xué)活性.然而以GO/CuCo2O4為優(yōu)良載體修飾Pd基催化劑并用于DEGFC中卻鮮見(jiàn)報(bào)道.

在直接醇類(lèi)燃料電池陽(yáng)極催化劑的研究中，Pt、Rh、Pd為最常見(jiàn)的活性組分，與Pt、Rh相比，由于Pd儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉，已經(jīng)成為乙二醇燃料電池陽(yáng)極反應(yīng)研究的發(fā)展趨勢(shì).但乙二醇燃料電池使用Pd作為催化劑時(shí)，其電池運(yùn)行過(guò)程中乙二醇的不完全氧化會(huì)產(chǎn)生中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物富集在催化劑表面會(huì)使催化劑中毒導(dǎo)致活性迅速下降.大量研究表明，通過(guò)非貴重金屬的摻雜，能實(shí)現(xiàn)多金屬的協(xié)同催化，從而提高催化劑的活性位和抗毒能力，例如，Pd基雙金屬催化劑Pd-Sn/Pd-Ni/CNT[15]和Pd-Cu[16]；三金屬催化劑Pd-Ru-Bi[17]、Pd-Co-Ni/G[18]和PdCuBi/C[19]，通過(guò)活性組分Pd與非貴重金屬結(jié)合來(lái)修飾Pd基電催化劑的電子結(jié)構(gòu)，運(yùn)用金屬間的協(xié)同效應(yīng)來(lái)增強(qiáng)催化劑對(duì)中間毒性物種的耐受性，提高醇的電氧化性能.這對(duì)于DEGFC的廣泛應(yīng)用具有重大意義.

本文中首先采用溶劑熱法獲得GO/CuCo2O4復(fù)合型載體，再通過(guò)浸漬還原法制備單金屬Pd、雙金屬PdBi負(fù)載型催化劑.通過(guò)XRD、SEM、TEM、XPS等手段對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌、元素價(jià)態(tài)和組成進(jìn)行表征，采用循環(huán)伏安、計(jì)時(shí)電流和電化學(xué)阻抗對(duì)比研究了商業(yè)Pd/C、Pd@rGO/CuCo2O4和PdBi@rGO/CuCo2O4催化劑在堿性介質(zhì)中對(duì)乙二醇的電氧化性能.發(fā)現(xiàn)雙金屬催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4不僅對(duì)乙二醇燃料電池具有優(yōu)異的電催化活性和穩(wěn)定性，而且在催化劑的設(shè)計(jì)與制備，開(kāi)發(fā)低成本，環(huán)境友好型電催化劑具有重大意義.

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1 載體GO/CuCo2O4的制備氧化石墨烯(GO)的制備：取5 g石墨粉和2.5 g硝酸鈉混合后加入到120 mL濃硫酸中，混合物在冰水浴中強(qiáng)烈攪拌30 min，使混合均勻，然后在混合物中緩慢加入15 g高錳酸鉀固體，保持溶液溫度0～5 ℃.將混合物均勻攪拌8 h，反應(yīng)過(guò)程中逐漸變稠呈亮褐色.繼續(xù)攪拌下將150 mL的去離子水緩慢加入到混合物中，反應(yīng)溫度迅速上升到98 ℃并冒泡，溶液呈黃色.將混合物在98 ℃(油浴)連續(xù)攪拌24 h，冷卻至常溫，再緩慢加入50 mL 30%雙氧水，繼續(xù)攪拌半小時(shí)，溶液變?yōu)榻瘘S色.最后將混合物用5% HCl和去離子水沖洗離心洗滌，超聲分散得到氧化石墨烯[20].

載體GO/CuCo2O4的制備：取2.091 5 mL 0.017 6 g/mL的 GO于80 mL乙醇中超聲30 min，再滴加6 mL 0.2 mol/L的Co(CH3COO)2水溶液和3 mL 0.2 mol/L的Cu(CH3COO)2水溶液.隨后在攪拌下滴加6 mol/L的 NaOH溶液至混合物pH=12，在80 ℃水浴中攪拌12 h，而后放入反應(yīng)釜中180 ℃反應(yīng)3 h.待產(chǎn)物冷卻至室溫后，抽濾，用去離子水和乙醇交替洗滌3次，60 ℃真空干燥12 h[14].

1.2 催化劑的制備PdBi@rGO/CuCo2O4的制備：將0.016 8 g GO/CuCo2O4分散在30 mL乙二醇中，超聲分散30 min，再加入1.67 mL 0.018 9 mol/L PdCl2溶液繼續(xù)超聲15 min.而后加入105 μL 0.018 9 mol/L的Bi(NO3)3溶液，攪拌3 h.然后將60 mg NaBH4溶解于12 mL去離子水中，并將該溶液逐滴加入到上述懸濁液中還原Pd2+和Bi3+，繼續(xù)攪拌3 h，抽濾，60 ℃真空干燥12 h.采用上述相同方法，在不加Bi(NO3)3溶液時(shí)制備出單金屬Pd@rGO/CuCo2O4催化劑.

1.3 電化學(xué)測(cè)試所有催化劑的電化學(xué)測(cè)量均采用CHI660E電化學(xué)工作站(上海辰華儀器有限公司)，在三電極體系中進(jìn)行.采用玻碳電極(直徑：4 mm，面積：0.125 6 cm2)作為工作電極負(fù)載催化劑.汞/氧化汞(Hg/HgO，1 mol/L KOH，相對(duì)于SHE為0.098 V)為參比電極，鉑絲電極為對(duì)電極.工作電極的制備：取5 mg上述合成的催化劑，加入950 μL異丙醇和50 μL 0.5%的Nafion溶液，并在室溫下超聲30 min至完全分散，取10 μL滴涂到經(jīng)過(guò)打磨的玻碳電極上，室溫下干燥得到工作電極.測(cè)試前對(duì)電解液池(含1 mol/L KOH或1 mol/L KOH + 0.5 mol/L (CH2OH)2溶液)通入30 min高純N2以除去溶解氧.

1.4 表征方法D8-Advance X線(xiàn)粉末衍射儀(德國(guó)Bruker公司)，Cu靶Kα(λ=0.154 0 nm)為射線(xiàn)源，測(cè)試溫度為室溫，工作電壓為40 kV，工作電流為40 mA，掃描角度為5°～80°，掃速為10°/min.Tecnai G20 U-Twin 透射電子顯微鏡(美國(guó)FEI公司)；Sigma 500型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(德國(guó)ZEISS公司)；ESCALAB 250Xi型光電子能譜儀(XPS,美國(guó)Thermo公司).

2 結(jié)果與討論

圖1 載體CuCo2O4及其負(fù)載型催化劑的XRD譜圖

2.1 物相分析圖1是載體GO/CuCo2O4及其負(fù)載型催化劑的XRD譜圖.從圖中可以看出，載體在2θ=31.1°、36.4°、38.7°、43.3°、50.5°、58.4°、64.7°均對(duì)應(yīng)于CuCo2O4的主要衍射峰，且與文獻(xiàn)報(bào)道值相一致[21]，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)載體負(fù)載金屬后，兩種催化劑Pd@rGO/CuCo2O4和 PdBi@rGO/CuCo2O4均有CuCo2O4的強(qiáng)衍射峰存在，表明在催化劑的制備過(guò)程中，石墨烯的加入以及金屬的負(fù)載并沒(méi)有改變CuCo2O4晶體的形成，結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定.此外，載體和催化劑在23°附近均出現(xiàn)了石墨烯的寬峰，且兩種催化劑在39.15°、45.68°均出現(xiàn)了Pd的特征衍射峰，屬于Pd的(111)和(200)晶面峰[22-23]，同時(shí)雙金屬中Pd的峰寬明顯大于單金屬，表明雙金屬的粒徑更小，活性位點(diǎn)較多，這對(duì)于提高醇類(lèi)的電催化氧化至關(guān)重要.在XRD圖譜中沒(méi)有出現(xiàn)Bi的衍射峰，這可能與它含量較低或以非晶態(tài)存在有關(guān).

2.2 形貌和組分分析圖2a為載體GO/CuCo2O4的掃描電鏡(SEM)照片，從圖中可以看出，載體GO/CuCo2O4是由CuCo2O4微球被皺褶薄層的石墨烯包裹而成，表面不夠平整，微球能使石墨烯表面擴(kuò)大，這種三維復(fù)合結(jié)構(gòu)的載體有利于雙金屬Pd-Bi納米粒子均勻負(fù)載.圖2b為雙金屬負(fù)載型催化劑 PdBi@rGO/CuCo2O4的掃描電鏡照片，可以看出，負(fù)載金屬后的催化劑依然保持著球型結(jié)構(gòu)，表面均勻分布著金屬納米粒子.為了進(jìn)一步研究雙金屬催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4的組成，我們進(jìn)行了EDS 分析，圖2c和2d是圖2b的映射，可以清晰地看到雙金屬Pd-Bi納米粒子均勻分布在載體GO/CuCo2O4的表面.由圖2e證實(shí)催化劑中含有Pd、Bi、Cu、Co、O、C元素，且根據(jù)原子含量證明載體組成為GO/CuCo2O4，Pd和Bi能很好地負(fù)載，而且Pd和Bi的實(shí)際原子負(fù)載量分別為24.7%和1.3%，這與最初加入量非常相近，表明PdBi@rGO/CuCo2O4催化劑被成功合成，Pd和Bi能均勻分布在載體表面.

圖2 (a) GO/CuCo2O4、(b) PdBi@rGO/CuCo2O4的SEM照片；(c,d)為相應(yīng)的元素映射；(e) PdBi@rGO/CuCo2O4的EDS光譜；(f,g) PdBi@rGO/CuCo2O4的TEM照片

圖3 PdBi@rGO/CuCo2O4的粒徑分布圖

圖2f和2g是PdBi@rGO/CuCo2O4催化劑的TEM照片，從圖2f可以看出，Pd-Bi納米粒子能均勻分布在球形CuCo2O4載體上，圖2g顯示出Pd-Bi納米粒子分散均勻，很少團(tuán)聚.通過(guò)對(duì)圖2g粒徑統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)Pd-Bi粒徑分布在5.0～10.3 nm，平均粒徑為7.6 nm(如圖3所示).由上述分析可知，由于載體表面積大，呈球形結(jié)構(gòu)且表面不平整，有利于Pd-Bi納米粒子的均勻負(fù)載，從而提高了雙金屬之間的協(xié)同效應(yīng)，使雙金屬催化劑展現(xiàn)出高的催化活性.

我們分別對(duì)載體GO/CuCo2O4和雙金屬催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4進(jìn)行了BET測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，載體GO/CuCo2O4和雙金屬催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4的比表面積分別為26.83和 46.12 m2·g-1.由此可見(jiàn)，制備出的復(fù)合型催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4有較大的BET比表面積，有利于金屬的負(fù)載和均勻分布，導(dǎo)致催化活性顯著增強(qiáng).

2.3 元素及價(jià)態(tài)分析采用XPS譜研究了雙金屬催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4中Pd和Bi的價(jià)態(tài)分析，如圖4a所示，典型的Pd 3 d信號(hào)表現(xiàn)為兩個(gè)不對(duì)稱(chēng)峰，位于335.1和340.5 eV處的結(jié)合能(BE)分別歸屬于Pd(0) 的3d5/2和3d3/2[24].由圖4b可以觀察到兩組Bi 4f信號(hào)峰，位于158.6和163.8 eV分別對(duì)應(yīng)于Bi(Ⅲ)的4f7/2及4f5/2的結(jié)合能，例如Bi2O3，而位于157.5和162.2 eV分別對(duì)應(yīng)于Bi(0)的4f7/2及4f5/2的結(jié)合能[25].可見(jiàn)在雙金屬催化劑的制備過(guò)程中Pd單質(zhì)較為穩(wěn)定，而B(niǎo)i有一定程度的氧化.

圖4 PdBi@rGO/CuCo2O4的XPS能譜圖

2.4 電催化性能分析圖5a是金屬Pd、PdBi分別固載GO/CuCo2O4上的催化劑在1 mol/L KOH溶液中以50 mV s-1掃速的循環(huán)伏安(CV)曲線(xiàn)，并與商業(yè)Pd/C作比較.可以看出，3種催化劑的氧化和還原峰分別位于-0.09和-0.4 V左右，其中雙金屬PdBi@rGO/CuCo2O4催化劑具有最高的氧化和還原峰電流密度，表明催化活性最強(qiáng).最高的氧化峰電流密度說(shuō)明雙金屬催化劑更容易產(chǎn)生含氧物種，可以更好地促進(jìn)有機(jī)小分子的電催化氧化.在反向掃描中，氧化物的還原峰發(fā)生在-0.3～-0.7 V的低電位(相對(duì)于Hg/HgO電極).由于電化學(xué)活性表面積與催化劑的活性位點(diǎn)緊密相關(guān)，因此可以通過(guò)在還原鈀氧化物期間累積的電荷來(lái)評(píng)估催化劑的電化學(xué)活性表面積[24,26].通過(guò)公式ECSA=Q/S[16](Q是觀察到的氧化物層減少所需的庫(kù)侖電荷，例如PdO(以mC計(jì))，S是用于還原PdO單層的比例常數(shù)，為0.405 mC·cm-2)，計(jì)算得到三種催化劑的電化學(xué)活性表面積分別為PdBi@rGO/CuCo2O4(22.99 cm2)>Pd@rGO/CuCo2O4(16.05 cm2)>Pd/C (3.32 cm2).由此可見(jiàn)，在催化劑中少量Bi的加入能顯著增加活性位點(diǎn)，雙金屬展現(xiàn)出更高的活性反應(yīng)中心，這是由于少量Bi增加了含氧物種的吸附，特別是催化劑表面的—OH物種，并有效消除有毒中間體對(duì)Pd活性位點(diǎn)的影響；同時(shí)載體GO/CuCo2O4擁有較高的比表面積，有利于Pd-Bi納米粒子均勻分布且尺寸小，協(xié)同效應(yīng)增強(qiáng)，以及rGO具有較好的導(dǎo)電性，因此雙金屬催化劑具有最高的電催化能力.

圖5b是上述催化劑在1 mol/L KOH + 0.5 mol/L EG溶液中的CV曲線(xiàn).可以發(fā)現(xiàn)，正向掃描有明顯的氧化峰，這屬于乙二醇的氧化，而反向掃描出現(xiàn)的氧化峰則歸因于正向掃描中形成的中間體的進(jìn)一步氧化[27].通過(guò)正向峰電流密度和起始電位可以評(píng)價(jià)催化劑的催化活性，結(jié)果表明，3種催化劑的峰電流密度順序?yàn)椋篜dBi@rGO/CuCo2O4(122.7 mAc·cm-2)>Pd@rGO/CuCo2O4(89.41 mA·cm-2)>Pd/C(29.57 mAc·cm-2).可見(jiàn)雙金屬催化劑具有最高的電催化能力，其電流密度是單金屬Pd@rGO/CuCo2O4的1.4倍，更是商業(yè)Pd/C的4.1倍，這是由于Pd-Bi納米粒子之間強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)明顯優(yōu)于單金屬Pd.此外，起始電位也是判斷催化劑活性的重要標(biāo)志，圖5b顯示催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4、Pd@rGO/CuCo2O4和Pd/C的起始電位分別為-0.45、-0.41和-0.34 V，可見(jiàn)雙金屬催化劑具有最低的起始電位，也證實(shí)Pd@rGO/CuCo2O4系列催化劑的電氧化性能均優(yōu)于商業(yè)Pd/C，結(jié)果與圖5a分析完全一致.關(guān)于EG的電氧化機(jī)理我們推測(cè)如下[28]:

(CH2—OH)2→ (CH2—OH)2(ads)

(1)

OH-→ OH-(ads)

(2)

(CH2OH)2(ads)+ 4OH-(ads)→ (CHO)(CHO) + 4H2O + 4e-

(3)

(CHO)(CHO) + 6OH-(ads)→ (COO-)2+ 4H2O + 4e-

(4)

(COO-)2+ 4OH-(ads)→ 2CO32-+ 2H2O + 2e-

(5)

由反應(yīng)機(jī)理可以看出，催化劑的活性中心越多，吸附含氧物種越多，越有利于EG的電催化氧化，而雙金屬催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4在堿性介質(zhì)中，表面具有更多的活性中心，因此能吸附更多的OH-(ads)和(CH2—OH)2(ads)，從而表現(xiàn)出最高的電氧化能力.

為了進(jìn)一步比較不同催化劑對(duì)EG的電催化活性和穩(wěn)定性，我們展開(kāi)了計(jì)時(shí)電流(i-t)測(cè)試.如圖6所示，3種催化劑在-0.1 V恒電位時(shí)對(duì)EG氧化連續(xù)3 600 s的計(jì)時(shí)電流曲線(xiàn)顯示，初始階段電流密度急劇下降，這歸因于乙二醇在氧化過(guò)程中形成的中間產(chǎn)物吸附在催化劑表面，發(fā)生中毒現(xiàn)象[29]，導(dǎo)致催化活性迅速降低.隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，電流密度趨于相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài).可以發(fā)現(xiàn)，雙金屬催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4對(duì)EG的電催化氧化始終保持著最高的初始電流密度和最高的穩(wěn)定狀態(tài)電流密度，表現(xiàn)出最佳的抗毒性和穩(wěn)定性，而商業(yè)Pd/C呈現(xiàn)較低的活性和穩(wěn)定性.這是由于雙金屬PdBi@rGO/CuCo2O4催化劑能在電極表面形成更多的含氧物種，Bi的加入改變了Pd的電子結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)，從而提高了EG電氧化過(guò)程中的脫氫和氧化，促進(jìn)中間產(chǎn)物CO轉(zhuǎn)化為CO2，并有效消除有毒的中間體CO(ads)等對(duì)Pd上活性位點(diǎn)的影響，使Pd進(jìn)一步吸附和氧化EG分子.

圖7表示不同催化劑對(duì)乙二醇氧化的交流阻抗譜 (EIS).EIS能說(shuō)明電極/電解質(zhì)界面處的電荷傳輸和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)[24]，由Nyquist圖圓弧的直徑來(lái)評(píng)價(jià)電子轉(zhuǎn)移阻抗的大小，直徑越小電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)越小，電催化過(guò)程的電荷轉(zhuǎn)移速度越快[30].從圖7所示，3種催化劑的半圓弧直徑不同，其阻抗順序?yàn)椋篜d/C (35.54 Ω) >Pd@rGO/CuCo2O4(28.35 Ω) >PdBi@rGO/CuCo2O4(24.33 Ω).可見(jiàn)PdBi@rGO/CuCo2O4催化劑具有最小的電化學(xué)阻抗，而商業(yè)Pd/C阻抗最大，進(jìn)一步證明雙金屬催化劑對(duì)乙二醇的電催化氧化具有最快的電子傳遞速率和最低的電荷轉(zhuǎn)移電阻，即電子傳遞速度最快,反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力最大，催化效果最佳，該結(jié)果與CV和i-t分析結(jié)果完全一致.

我們分別對(duì)Pd/C和PdBi@rGO/CuCo2O4進(jìn)行了塔菲爾斜率測(cè)試，見(jiàn)圖8所示.結(jié)果發(fā)現(xiàn)，催化劑Pd/C和PdBi@rGO/CuCo2O4的塔菲爾直線(xiàn)斜率分別為1.047 07和0.231 04 V·dec-1.塔菲爾直線(xiàn)反映了乙二醇吸附和脫氫過(guò)程，直線(xiàn)的斜率越小，則催化活性和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)越高.可見(jiàn)，催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4比商業(yè)Pd/C具有更高的乙二醇脫氫速率和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，因此該催化劑表現(xiàn)出更優(yōu)異的電氧化能力.

圖6 3種催化劑在1 mol/L KOH+0.5 mol/LEG中的計(jì)時(shí)電流圖

圖7 3種催化劑在1 mol/L KOH+0.5 mol/LEG中的交流阻抗圖

圖8 Pd/C和PdBi@rGO/CuCo2O4催化劑在1 mol/L KOH + 0.5 mol/L EG溶液中的塔菲爾斜率圖

3 結(jié)論

本研究采用溶劑熱法成功獲得GO/CuCo2O4復(fù)合載體，并通過(guò)浸漬還原法首次將Pd-Bi納米粒子固載到GO/CuCo2O4上，這種新型燃料電池陽(yáng)極催化劑用于乙二醇的電氧化展現(xiàn)出優(yōu)異的催化效果，其電流密度是單Pd負(fù)載型催化劑的1.4倍，是商業(yè)Pd/C的4.1倍，在連續(xù)氧化3 600 s以后仍然保留最高的催化活性.可見(jiàn)，GO/CuCo2O4復(fù)合載體的引入加大了催化劑的比表面積和電子傳遞速率，為雙金屬Pd-Bi納米粒子提供了豐富的活性位點(diǎn)；同時(shí)Pd-Bi納米粒子之間強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)，能顯著增強(qiáng)催化劑表面吸附含氧物種，并有效消除有毒中間體CO(ads)對(duì)Pd的活性位點(diǎn)影響，大大提高了催化劑的活性和抗毒性，從而使雙金屬催化劑PdBi@rGO/CuCo2O4具有最高的電催化活性和穩(wěn)定性.這種新型復(fù)合催化劑的設(shè)計(jì)與制備為直接乙二醇燃料電池的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供了重要的研究?jī)r(jià)值.