氫的電催化氧化的掃描電化學顯微鏡研究.pdf

1、掃描電化學顯微鏡(SECM)是一種具有高空間分辨率的現場電化學新技術。用掃描電化學顯微鏡研究惰性金屬催化系列(如Pt、Ru、Rh、Ir等)，可獲得一般電化學方法難以得到的重要的反應過程動力學信息。利用掃描電化學顯微鏡技術，可以研究金屬表面及金屬/溶液界面的電化學不均勻性，探明界面反應的機理及異相電子轉移的動力學規(guī)律，著重探討金屬晶體的組成、結構、表面形貌、溫度以及溶液pH等因素對其電催化活性的影響，以推進電化學催化向微觀、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)，利用掃描電化學顯微鏡技術獨有的電流反饋模式和產生-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、計時安培等方法，研究不同條件下基底材料Pt對氫氧化反應的電催化活性。 本論文的主要工作如下： 1)利用掃描電化學顯微鏡技術特有的反

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活性分布，與傳統(tǒng)電化學方法相比，這種方法能夠更直觀的體現出Pt在不同電位范圍內催化活性的差異。 2)在堿性溶液中利用SECM的探頭產生-基底收集模式對基底做面掃描，基底電流的大小反映氫氧化反應的速度，通過反應速度確定基底的電位及溶液中OH的濃度

4、對Pt電極電催化活性的影響。研究表明，Pt電極對氫氧化反應的電催化活性在基底電位為-0.4V時最強；隨著OH的濃度增大Pt電極的催化活性增強，但是當OH的濃度大于0.5 M時，Pt電極表面易產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)電極對氫氧化反應的電催化活性。通過逼近曲線的結果，可以計算出基底在不同電位時氫氧化反應的速率常數。SECM的面掃描結