基于納米多孔貴金屬的電催化應(yīng)用研究.pdf

1、近年來,具有良好導(dǎo)電性和高比表面積的納米多孔金屬材料已經(jīng)在催化和分離上得到了廣泛的關(guān)注,已經(jīng)成為材料化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。多孔材料擁有良好的導(dǎo)電性和超高的比表面積,可以使其作為一種理想的電極模型材料應(yīng)用于電催化和電化學(xué)傳感材料的研究。本論文主要介紹了三種多孔金屬材料:通過脫合金法得到的具有均勻的雙連續(xù)多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的納米多孔鉑金合金和納米多孔金膜,以及通過電化學(xué)沉積法修飾了普魯士藍(lán)納米顆粒的多孔金膜,并對該納米多孔金屬材料在葡萄糖(gl

2、ucose)、過氧化氫(H2O2)、抗壞血酸(AA)、亞硝酸根(NO2-)和草酸(OA)電催化和電分析檢測方面進(jìn)行了研究:
　　 (1)采用電化學(xué)腐蝕Pt/Au/Cu三元合金的方法制備了三種不同鉑金組分的結(jié)構(gòu)均勻的Pt4Au1、P1Au1、P1Au4納米多孔合金(NPAs)。新型納米多孔金屬材料,通過控制三元合金中鉑金的不同組分可以得到不同鉑-金比例的納米多孔鉑金,作為陽極催化劑研究了此類電極材料對葡萄糖的電催化氧化行為。通過比

3、較這三種Pt4Au1、P1Au1、Pt1Au4 NPAs的電催化行為發(fā)現(xiàn),P1Au4 NPA對葡萄糖的氧化有最好的催化效果。另外,本文研究了鉑金合金在酸性、中性和堿性體系中對葡萄糖的電催化氧化行為,并在堿性體系中通過恒電位電流的方法檢測了葡萄糖的濃度。實(shí)驗(yàn)證明P1Au4 NPA在葡萄糖燃料電池和葡萄糖傳感器方面有一定的潛在應(yīng)用價(jià)值,但是對于它的穩(wěn)定性還需要進(jìn)一步的研究。
　　 (2)通過簡單的自由腐蝕金銀合金的方法制備了高比表面

4、積和大的吸附容量的納米多孔金膜,利用納米多孔金膜的特性,通過電化學(xué)方法檢測溶液中的NO2-和OA。通過比較玻碳電極、塊體金電極和納米多孔金膜電極對NO2-的電催化氧化行為發(fā)現(xiàn),NO2-在納米多孔金膜上有更負(fù)的氧化電位和更高的氧化電流。然后通過研究在不同pH值磷酸緩沖溶液中納米多孔金膜對NO2的電化學(xué)行為得到,隨著pH的增大,金和亞硝酸鈉的的氧化峰逐漸地趨向疊加。在最優(yōu)化的條件下納米多孔金膜在1μM～1 mM的濃度范圍內(nèi)對NO2-呈很好的

5、線性關(guān)系,最低檢測濃度為1μM,可用于NO2-的電化學(xué)檢測。另外,納米多孔金膜在0.01 mM～16 mM范圍內(nèi)對OA也顯示了很好的線性關(guān)系,最低檢測濃度為1μM。
　　 (3)利用電沉積的方法在納米多孔金膜上進(jìn)行了普魯士藍(lán)的修飾,研究了該修飾電極的電化學(xué)性質(zhì),并用于H2O2和AA的電化學(xué)檢測。該修飾電極顯著提高了普魯士藍(lán)的穩(wěn)定性,表現(xiàn)出了更廣的pH適用范圍和對H2O2和AA高的電化學(xué)響應(yīng)信號。在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下,該修飾電極在1