電化學(xué)石英晶體微天平在電催化材料研究中的應(yīng)用.pdf

1、電化學(xué)石英晶體微天平（EQCM）技術(shù)將石英晶體微天平和恒電位儀聯(lián)用，具有原位監(jiān)測(cè)工作電極表面納克級(jí)質(zhì)量變化的能力。因此，利用電化學(xué)石英晶體微天平技術(shù)獲得在金屬電沉積、醇氧化、氧還原等電化學(xué)過(guò)程中電極表面的質(zhì)量變化信息為電催化材料催化活性、穩(wěn)定性等的研究提供了一種簡(jiǎn)便而快速的方法。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)電催化材料的EQCM研究已有一些報(bào)道，但還有一些值得深入探討的地方。針對(duì)鈀對(duì)乙醇氧化的本征催化活性、鈀基催化劑對(duì)氧還原反應(yīng)的電化學(xué)穩(wěn)定性的EQCM

2、研究未見報(bào)道。本文綜述了電化學(xué)石英晶體微天平的基本原理和在各領(lǐng)域研究中的應(yīng)用，并以此技術(shù)研究了鈀基催化劑的性能，完成了以下研究工作： 1）應(yīng)用電化學(xué)石英晶體微天平控制沉積納克級(jí)質(zhì)量鈀，計(jì)算電沉積過(guò)程的電流效率，考察所鍍鈀對(duì)堿性介質(zhì)中乙醇氧化的催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)沉積電位正于氫還原電位時(shí)，沉積過(guò)電位越大，電流效率高。當(dāng)沉積電位為0．1 V（vs。SCE）時(shí)，電流效率為95％。電極表面所鍍鈀的質(zhì)量越少，鈀對(duì)乙醇催化氧化的質(zhì)量比

3、活性越高。當(dāng)電極表面鈀的質(zhì)量約為50ng（250ng/c㎡）時(shí)，鈀對(duì)乙醇氧化的催化活性為1．8×104A/gPd。 2）應(yīng)用電化學(xué)石英晶體微天平研究了鈀鐵合金催化劑分別在酸性、堿性介質(zhì)中的電化學(xué)穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)在酸性溶液中，由于鈀鐵合金的電化學(xué)/化學(xué)溶解，導(dǎo)致催化劑的電化學(xué)活性面積不斷減小，對(duì)氧還原反應(yīng)的催化性能逐漸降低，因而鈀鐵合金催化劑在酸性溶液中不穩(wěn)定。在堿性溶液中，鈀鐵合金催化劑的電化學(xué)活性面積并不隨電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生明顯

4、變化，對(duì)氧還原反應(yīng)的催化性能并不發(fā)生明顯變化，表明鈀鐵合金催化劑在堿性溶液中非常穩(wěn)定。 本文共分六章。第一章，綜述了EQCM的基本原理和EQCM的應(yīng)用進(jìn)展。第二章，介紹了EQCM電極的電極常數(shù)、粗糙度的標(biāo)定方法，采取恒電流或恒電位沉積的方法分別對(duì)Au—EQCM和Pt—EQCM電極的電極常數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，并利用EQCM電極在硫酸溶液中的循環(huán)伏安曲線計(jì)算電極粗糙度。第三章，敘述鈀在Pt—EQCM電極上的沉積以及電化學(xué)表征。第四章，利用E