氫的電催化氧化的掃描電化學(xué)顯微鏡研究.pdf

1、掃描電化學(xué)顯微鏡(SECM)是一種具有高空間分辨率的現(xiàn)場(chǎng)電化學(xué)新技術(shù)。用掃描電化學(xué)顯微鏡研究惰性金屬催化系列(如Pt、Ru、Rh、Ir等)，可獲得一般電化學(xué)方法難以得到的重要的反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)信息。利用掃描電化學(xué)顯微鏡技術(shù)，可以研究金屬表面及金屬/溶液界面的電化學(xué)不均勻性，探明界面反應(yīng)的機(jī)理及異相電子轉(zhuǎn)移的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，著重探討金屬晶體的組成、結(jié)構(gòu)、表面形貌、溫度以及溶液pH等因素對(duì)其電催化活性的影響，以推進(jìn)電化學(xué)催化向微觀、深層次和表征手

2、段協(xié)同的研究方向發(fā)展。 本論文以Pt微電極為探針(工作電極1)，光亮Pt或Pt微粒修飾的玻碳(GC/聚苯胺膜(PAni)(即GC/PAni(Pt))為基底(工作電極2)，利用掃描電化學(xué)顯微鏡技術(shù)獨(dú)有的電流反饋模式和產(chǎn)生-收集模式，分別在酸性和堿性體系中通過做循環(huán)伏安、逼近曲線、面掃描、計(jì)時(shí)安培等方法，研究不同條件下基底材料Pt對(duì)氫氧化反應(yīng)的電催化活性。 本論文的主要工作如下： 1)利用掃描電化學(xué)顯微鏡技術(shù)特有的反

3、饋模式，在酸性體系中通過微探針一維(Z軸)掃描逼近曲線以及“恒高度”二維(X-Y軸)面掃描曲線，掃描測(cè)量在基底電極表面不同位置上微探針的Faraday電流圖象，表征基底電極表面形貌和電化學(xué)活性分布，與傳統(tǒng)電化學(xué)方法相比，這種方法能夠更直觀的體現(xiàn)出Pt在不同電位范圍內(nèi)催化活性的差異。 2)在堿性溶液中利用SECM的探頭產(chǎn)生-基底收集模式對(duì)基底做面掃描，基底電流的大小反映氫氧化反應(yīng)的速度，通過反應(yīng)速度確定基底的電位及溶液中OH的濃度

4、對(duì)Pt電極電催化活性的影響。研究表明，Pt電極對(duì)氫氧化反應(yīng)的電催化活性在基底電位為-0.4V時(shí)最強(qiáng)；隨著OH的濃度增大Pt電極的催化活性增強(qiáng)，但是當(dāng)OH的濃度大于0.5 M時(shí)，Pt電極表面易產(chǎn)生氧化物從而抑制它的催化活性。 3)在酸性體系中利用SECM的反饋模式研究了Pt微粒修飾的玻碳(GC)/聚苯胺膜(PAni)電極對(duì)氫氧化反應(yīng)的電催化活性。通過逼近曲線的結(jié)果，可以計(jì)算出基底在不同電位時(shí)氫氧化反應(yīng)的速率常數(shù)。SECM的面掃描結(jié)