金電極上的氧還原研究-PH值效應.pdf

1、氧還原反應是燃料電池、空氣燃料電池以及其它重要工業(yè)電化學過程的陰極反應，氧還原的動力學慢一直是制約著相關技術產業(yè)化的瓶頸。氧還原反應也是電催化研究的重要模型反應，從分子水平上正確理解“電的作用”與“催化作用”如何協(xié)同工作，是指導設計高效氧還原催化劑的前提，也對建立電催化的相關原理具有十分重要的意義。對氧還原反應的pH效應的系統(tǒng)研究能有效幫助區(qū)分電極電勢的變化導致電極上電子自由能變化以及由于電極電勢的變化導致雙電層結構變化對氧還原行為的影

2、響。
　　 本小組李明芳同學在其博士論文中，系統(tǒng)研究了Pt(111)電極上氧還原的pH效應，發(fā)現(xiàn)由于pH變化導致溶液組成的變化，會影響在動力學或動力學與混合控制電位區(qū)的Pt(111)電極上含氧物種的覆蓋度，從而對氧還原動力學產生深刻的影響并干擾對氧還原反應對于H+的反應級數(shù)的確定?？紤]到在氧還原電位區(qū)，金電極上含氧物種吸附很弱，可更方便地考察純粹由于溶液的pH變化對氧還原行為的影響。而綜合金電極與Pt電極上pH變化對氧還原行為的

3、影響，將很好地的幫助區(qū)分上述兩種因素的作用，從而加深對氧還原機理與動力學行為的影響。
　　 基于上述分析，本人在碩士論文中利用旋轉圓盤電極體系系統(tǒng)研究了不同pH下氧氣在多晶Au電極上的還原反應。研究發(fā)現(xiàn)，同在酸性（但是pH不同）或同在堿性（但是pH不同）的介質中氧還原起始電位（相對于標準氫參比電極）以及純粹動力學控制區(qū)（電流較小的區(qū)域）的氧還原電流幾乎不隨溶液的pH值而變化，僅由電子在金電極上的費米能級決定，由此推測在金電極上氧