苏ICP备112451047180号-6
纳米铂的电催化性能研究
摘要
应用循环伏安法制备了 nano- Pt/GC 修饰电极, 优化了铂微粒电极表面的沉条件, 并用扫描电子显微镜( SEM) 和在硫酸中的循环伏安曲线对其进行了表征。结果表明铂微粒较为均匀地分散在玻碳电极表面, 粒径约为 140nm, 电极具有很大的比表面积。循环伏安实验结果表明 nano- Pt/GC 电极对甲醇电氧化的催化活性明显高于铂片电极, 在该修饰电极上甲醇正向扫描和反向扫描时的氧化峰电位分别是 0.67V 和 0.49V, 峰电流为 61.00mA/cm2和 50.50mA/cm2, 分别是铂片电极上的 3.13 倍和 3.10 倍, 有效地提高了金属铂的利用率, 铂微粒在电极表的最佳沉积条件是循环次数为 100 次和沉积速度为 5mV/s面。
纳米材料的小尺寸效应、体积效应、表面效应、量子尺寸效应等特性,并详细介了不同纳米催化材料的分类与制备方法。此外,进一步介绍了纳米电催化材料所具的特殊性质,概述了近年来人们对纳米电催化剂的研究成果和其在电催化领域中的一些应用,并详细介绍了用于直接甲醇燃料电池中对甲醇催化氧化的纳米电催化剂的研究现状。对今后纳米电催化材料的研究方向进行了展望。
关键词： 电催化氧化； 循环伏安；纳米材料；纳米铂电极；催化剂
目 录
摘 要 I
Abstract II
一 、引言 1
1.1 纳米材料的特性 1
1.2小尺寸效应 1
1.3体积效应 1
1.4表面效应 2
1.5量子尺寸效应 2
1.6 宏观量子隧道效应 2
1.7 纳米材料在电催化反应中的应用 2
1.8 纳米催化剂在直接甲醇燃料电池中的研究现状 3
1.9 纳米材料在其它电催化反应中的研究现状 4
二、实验部分 5
2.1 试剂与仪器 5
2.2 玻碳电极的预处理 5
2.3 纳米铂微粒修饰电极( nano- Pt/GC) 的制备及催化 5
三、 结果与讨论 6
3.1 铂纳米微粒的形貌表征 6
3.2 nano- Pt/GC 修饰电极、金属铂电极在硫酸中的循环伏安曲线对比 7
3.3 纳米铂微粒在玻碳电极表面上的沉积速度对甲醇氧化的催化性能的影响 9
结论 12
参考文献 13
致谢 15
英文翻译 16
译文 18
参考文献
［1］孟祥龙，李洪义，王金淑. 脉冲电沉积法制备TiO2纳米管电极及其电催化性能［M］北京工业大学材料科学与工程学院，2012，5(5):1021-1024.
[2] 吕艳卓, 韩飞, 刘长鹏, 等.杂多酸修饰的电极对于甲醇电氧化的促进作用[J].高等学校化学学报, 2004, 25( 10) : 1909～1911.
[3] 廖钫, 何晓英, 蔡铎昌, 等.Pt- Sn 电极对有机小分子的电催化氧化动力学参数测定[J].苏州科技学院学报( 自然科学版) ,2004, 21( 2) :45～49.
[4] 都君华, 李伟善, 李红. 甲醛在聚苯胺修饰分散铂电极上的电催化氧化[J].华南师范大学学报, 2003( 4) :79～82.
[5] 姚彦丽, 张岱, 夏兴华.碳纳米管负载金属 Pt 催化剂的制备和机理研究[J].无机化学学报, 2004, 20( 5) :531～534.
[6] 陈卫祥, 韩贵, LEE Jim Yang, 等. Pt/CNT 纳米催化剂的微波快速合成及其对甲醇电化学氧化的电催化性能 [J]. 高等学校化学学报, 2003, 24( 12) :1201～1204.
[7] 张存中, 杨静, 吴仲达.离子注入 Pt 的玻碳电极上甲酸和甲醛的电氧化[J].高等学校化学学报, 2001, 22( 6) :966～970.
[8] 过家好, 何晓英, 廖钫, 等.甲醇在铂微粒修饰的玻碳电极上的电催化氧化[J]西华师范大学学报( 自然科学版) , 2004, 25( 1) :51～54.
[9] 顾家山, 褚道葆, 董宗木.纳米 TiO2- Pt 修饰电极上甲醇的电催化氧化研究[J]. 精细化工, 2004, 21( 10) :756～771.
[10]盛恩宏, 褚道葆, 沈广霞.电化学法制备纳米 TiO2/ 聚邻甲苯胺复合膜[J].精细化工, 2001, 18( 4) : 212～214.
[11]Bard A J, Faulkner L R. Electrochemical methods [M]. NewYork:Wiley, 1980, 538～548.
[12] 李明利，徐颖，柏文超，马光，党红云. 贵金属纳米材料及其应用[J]. 稀有金属快报，2004，23（3A):10-13.
[13]罗永平，廖卫兵，徐顺建，钟炜，肖宗湖，李水银，李泽斌.两种纳米铂电极电催化氧化甲醇的性能比较[M].新能源科学与工程学院，2013，10(A)18-5.
[14]吕荣冠，杨军，王久林，等.硅薄膜锂离子电池负极材料的电沉积制备及其电化学性能［J］. 物理化学学报，2011.27(4):759-763.
[15]刘萌，张爱勤，李向前，肖元化，李峰.Pt纳米电极的制备和电催化性能[M].郑州轻工业学院 河南省表界面科学重点实验室，2014.1(4A):36-1.
[16]孟祥龙，李洪义，王金淑.脉冲电沉积法制备Pt纳米管电极及其电催化性能.[M].北京工业大学材料科学与工程学院，2012.5(A):1021-1024.
[17]鲍芳，姚建林，顾仁敖.Pt纳米粒子对甲醇氧化的电催化性能研究.苏州大学化学化工学院,2010.5(2006)02-0218-05.
[18]汪福明，唐亚文，刘长鹏，邢巍，陆天虹.催化剂对甲酸氧化的电催化性能[J].江苏省生物功能材料重点实验室,南京师范大学化学与环境科学学院，2009.7(4):26-7.
[19]吴喜明，杜鸿达，汤皎宁，苏轶坤.热处理对 Pt 纳米线电催化性能的影响,[J]深圳大学 深圳市特种功能材料重点实验室, 2004, 62(1): 42.
[20]盛江峰,马淳安,张诚, 李国华.碳化钨负载纳米铂催化剂的制备及其析氢催化性能[J]. 浙江工业大学化学工程与材料学院, 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地,纳米科学与技术工程研究中心,1999, 15(8):742.
[21]陈卫祥 ,LEE,刘昭林.微波合成碳负载纳米铂催化剂及其对甲醇氧化的电催化性能,[J]新加坡国立大学新加坡-麻省理工学院联合体,2004, 62(1): 42-46