電沉積制備PtFe和Fe3O4納米催化劑及其性能研究.pdf

1、電化學沉積（簡稱電沉積）的特點是發(fā)生在固/液界面，在外加直流電場的作用下，電化學體系中的金屬離子即可在固體表面形成晶核，并長成具有各種形貌和結構的金屬或者金屬氧化物晶體。與其他技術相比，該技術不但具有反應條件溫和（通常在室溫和常壓下進行），價格便宜以及操作簡便等優(yōu)點，而且通過改變溶液pH值、溶液添加劑或通過精細調控外加電位等條件，還可實現(xiàn)對晶體形貌和結構的調控。電沉積技術已成為納米材料合成的重要技術之一。
　　 本文采用控電位和

2、電荷置換技術合成PtFe納米催化劑，研究了其在酸性體系中對甲酸的電氧化性能以及堿性條件下對氧還原的性能；同時，還利用控電位技術合成片狀Fe3O4納米催化劑，并研究了其對H2O2還原過程的催化性能。取得的主要研究結果如下：
　　 (1)通過恒電位方法制備出Fe納米粒子，經SEM、TEM表征確認，其表面是由{100}晶面圍成的立方體。
　　 (2)用電荷置換技術，用Pt鹽置換Fe立方體表面的Fe原子，制備出PtFe納米粒子。

3、研究發(fā)現(xiàn)，置換時間的不同，制備所得到納米粒子的組分亦不同；剛開始置換時反應速度較快，隨著置換時間的增加，其速度逐漸減緩。EDS數(shù)據(jù)表明，Pt、Fe原子比維持在3：1到4：1。SEM和TEM的表征得知，PtFe催化劑雖保持立方體形貌，但其表面較為粗糙，即由粒徑不一的納米顆粒組成。CV表征可知，PtFe催化劑具有與Pt類似的電化學特征。
　　 (3)PtFe催化劑對CO吸附氧化的實驗結果表明，所制備的PtFe納米粒子具有優(yōu)越的抗CO

4、毒化性能。與商業(yè)Pt/C催化劑相比，COad氧化峰電位提前0.1V?？蓺w結于PtFe之間的電子效應減弱了COad物種與Pt之間的相互作用力。
　　 (4)甲酸電氧化研究結果表明，PtFe催化劑可使CO在較低電位區(qū)間發(fā)生氧化，表現(xiàn)出比商業(yè)Pt/C具有更高的電催化活性。在0.61V(vs. SCE)時，置換2min制得的PtFe-2min催化劑的電流密度是商業(yè)Pt/C的2.6倍。通過電位階躍實驗，PtFe催化劑還表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性。

5、在0.75mA cm-2電流密度下，對應PtFe-2min與商業(yè)Pt/C的電位分別為0.24V和0.4V，前者的電位較之后者提前了0.16V。
　　 (5)在氧還原研究中比較了PtFe-2min和商業(yè)Pt/C催化劑的催化活性。結果表明，在堿性介質中，控制電極電位為0.90V(vs. RHE)時，PtFe-2min催化劑的電流密度是商業(yè)Pt/C的5.1倍。即PtFe-2min表現(xiàn)出較高的催化活性。
　　 (6)用電化學電位

6、階躍技術(CA)，在GC基底上制備出Fe3O4納米粒子電催化劑。SEM和TEM表面形貌觀察指出，所制得的Fe3O4納米粒子呈片狀結構，分布較均勻，片的厚度約為10nm。選區(qū)電子衍射(SAED)觀察到的衍射花樣呈環(huán)狀，表明片狀結構的Fe3O4為多晶。研究表明，所制得的Fe3O4具有類似天然過氧化物酶活性。對H2O2的還原過程具有很好的電催化性能，也即具有很好的檢測靈敏度。結果求得其最低檢測限為5×10-5M(S/N=3)，線性范圍為4×1