金屬配合物修飾電極析氫性能研究.pdf

1、氫氣具有清潔無污染、高效、可儲存和運輸?shù)葍?yōu)點，被視為最理想的能源載體。析氫電極材料由于存在著過電勢高、不穩(wěn)定等缺點，因此需要研究開發(fā)一種具有高析氫催化活性和穩(wěn)定性及價格低廉的電極材料。金屬配合物主要是由金屬離子和有機(jī)配體兩個重要的部分組成，同時兼具無機(jī)物和有機(jī)物的特點，因具有結(jié)構(gòu)多樣、性質(zhì)多樣等特點，廣泛應(yīng)用于光學(xué)、吸附、催化等方面。本文中，以過渡金屬配合物材料作為析氫電催化劑用來修飾碳糊電極，研究其在酸性介質(zhì)中的催化性能。
　　

2、首先，以4，4-聯(lián)吡啶為配體，采用熱溶劑法合成W/S/Cu簇合物，制各W/S/Cu簇合物修飾的碳糊電極(W/S/Cu-GPE)，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。利用陰極極化曲線、電化學(xué)阻抗等技術(shù)研究W/S/Cu簇合物對該電極催化析氫性能的影響。結(jié)果表明，W/S/Cu-GPE電極的開路電勢與GPE電極的開路電勢相比正移了0.178 V，并且在同一開路電勢下W/S/Cu-GPE的電流密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于GPE電極的電流密度，W/S/Cu-GPE電極的活化能為9

3、5.1 kJ mol-1，比GPE電極的活化能降低了31％。
　　其次，以5-磺基間苯二甲酸單鈉鹽和1，10-菲咯啉為雙配體，采用溶劑熱法分別合成Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)配合物，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。制備了2種配合物修飾的碳糊電極Ni-GPE及Cu-GPE。探索電極材料、溫度、催化劑的含量對其析氫催化性能的影響。采用FE-SEM對電極表面形貌進(jìn)行表征，利用電化學(xué)阻抗技術(shù)對電極材料析氫界面狀況進(jìn)行分析。結(jié)果表明，在電流密度為10 mA

4、cm-2時，與GPE電極相比，Ni-GPE電極的析氫過電勢正移了0.203 V，Cu-GPE電極的析氫過電勢正移了0.170V，其中，Cu-GPE電極的交換密度是GPE電極的13倍。
　　最后，以3，5-吡唑二羧酸，1，10-菲咯啉為配體，采用溶劑熱法合成2種雙金屬CuBi配合物和CuGd配合物，分別制備雙金屬配合物修飾的碳糊電極CuBi-GPE和CuGd-GPE，并探索電極材料、配體、溫度以及催化劑含量對其析氫性能的影響。結(jié)果表