丙醇在鉑納米空球修飾玻碳電極上電催化氧化行為的研究.pdf

1、燃料電池由于具有能量轉(zhuǎn)化效率高、污染小等優(yōu)點而成為電催化的一個重要研究方向。而直接醇類燃料電池由于具有安全、燃料價格低廉，省去了氫氣重整的煩鎖，具有非常誘人的發(fā)展前景。 目前價格昂貴的貴金屬鉑催化劑仍然是直接醇類燃料電池最好的催化劑，而鉑催化劑的一個致命弱點是容易受到CO的吸附而引起催化劑中毒，且其納米粒子和其它納米材料一樣，因比表面積大、表面能高而容易團聚失活。因此，如何提高鉑的活性與穩(wěn)定性，減少其用量以降低成本，提高鉑催化劑

2、的抗中毒性能仍然是一項具有挑戰(zhàn)性的課題。人們已研制了以鉑為基礎(chǔ)，加入其他金屬（如Ru、Sn、Mo等）或金屬氧化物（如WO3）組成的二元、三元復(fù)合催化劑。隨著近年來的研究發(fā)現(xiàn)，金屬納米空心（如空球、空管等）材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，催化活性高，使用壽命長等獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在光學(xué)，電學(xué)，磁學(xué)及催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。因此，近年來不同尺度和形狀的納米管、納米空球等納米材料的可控合成倍受人們的關(guān)注。 丙醇作為有機小分子，也是直接醇類

3、燃料電池的理想燃料，而目前的研究主要集中在甲醇，乙醇方面，相對于丙醇的研究比較少。因此，本論文合成鉑納米空球，構(gòu)建鉑納米空球修飾電極，開展了正丙醇和異丙醇在鉑納米空球修飾玻碳電極（H-Pt/GC）上的電催化氧化行為，并與N-Pt/GC和B-Pt/GC電極對正丙醇和異丙醇的電催化氧性能進行了比較，主要開展了以下幾個方面的工作： （1）采用模板法合成粒徑可控，殼厚可調(diào)的Pt納米空球，并運用SEM、EDS和循環(huán)伏安等方法對Pt納米空球

4、催化劑的表面形貌、組成和結(jié)構(gòu)進行表征，以優(yōu)化Pt納米空球的制備工藝。 （2）分別探討了酸性條件下正丙醇和異丙醇在H-Pt/GC電極上的電氧化行為，發(fā)現(xiàn)正丙醇解離吸附生成的CO使電極毒化，只有當(dāng)在較高電位被氧化以后才使電極恢復(fù)活性；而異丙醇在電氧化過程中，存在氫的吸脫附峰，但沒有發(fā)現(xiàn)異丙醇的解離吸附產(chǎn)物，這就意味著Pt電極在反應(yīng)過程中沒有被毒化，這證實酸性條件下正丙醇和異丙醇在H-Pt/GC電極上的電氧化機理有所不同，前者按活性中

5、間體和毒性中間體的雙途徑氧化機理進行；而后者則按連續(xù)氧化反應(yīng)機理進行。 （3）研究了掃描速度、支持電解質(zhì)種類以及反應(yīng)物濃度對正丙醇和異丙醇在H-PUGC電極上的電氧化行為，發(fā)現(xiàn)（Ⅰ）在本實驗的濃度范圍內(nèi)H-Pt/GC電極可以做正丙醇和異丙醇的電分析傳感器；（Ⅱ）正丙醇和異丙醇的電氧化行為都受擴散步驟控制；（Ⅲ）隨著支持電解質(zhì)pH值的增大，H-Pt/GC電極對正丙醇的電催化活性逐漸升高，在堿性介質(zhì)中電催化活性最高；而異丙醇在其它條