碳化钛基纳米复合材料因其独特的电子结构与催化特性，在清洁能源领域展现出重要应用潜力。本研究通过溶胶-凝胶法制备金纳米颗粒修饰的碳化钛复合材料，系统考察其微观结构与电催化性能。SEM与XRD表征证实材料具有高纯度单相结构和均匀纳米形貌，电化学测试显示该材料在1M KOH电解液中表现出优异的氧还原反应（ORR）活性。相较于传统铂电极，其峰电位仅低0.232V，但具有更高的电流密度（-0.12V时达23.5mA/cm2）与循环稳定性。本研究为开发高效非贵金属电催化剂提供了新的材料体系与合成策略。

关键词：碳化钛   纳米复合材料   溶胶-凝胶法   电催化   氧还原反应

实验方法

1.材料与设备

钛酸四丙酯（TPT，Sigma-Aldrich，纯度99.9%）、氯金酸钠、聚乙二醇（PEG-4000）、硼氢化钠（NaBH4，国药集团）。使用JEOL JSM-7800F场发射扫描电镜、Rigaku SmartLab X射线衍射仪、CHI760E电化学工作站进行表征。

2.制备流程

前驱体制备：将0.25g TPT溶于8mL乙醇，加入0.5mL PEG作为分散剂，磁力搅拌30min形成透明溶胶A；将0.02g HAuCl4溶于1mL乙醇，超声分散后加入10mL去离子水得溶液B

原位还原：将溶胶A与溶液B以3:1体积比混合，逐滴加入1mL新制NaBH4溶液（0.1M），持续搅拌形成深棕色凝胶

热解成型：凝胶经85℃真空干燥24h后，置于管式炉中氩气保护下500℃煅烧2h，升温速率5℃/min。

结论

本研究成功构建了TiC/Au纳米复合催化剂，通过微观结构调控与界面工程策略，实现了ORR活性与稳定性的协同提升。实验证实该材料具有1.25×10?3 mA/cm2·cycle的耐久性指标，在金属-空气电池领域展现出良好应用前景。后续研究将重点优化金属-载体电子相互作用机制，并开展膜电极组件层面的性能验证。