聚卟啉修飾電極催化氧還原反應(yīng)的研究.pdf

1、日益嚴(yán)重的能源問題，使人們意識(shí)到尋找一種高效、清潔的新能源迫在眉睫。燃料電池作為一種綠色新能源，受到了廣泛關(guān)注，在諸多學(xué)者的努力下，取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。鉑作為燃料電池氧還原反應(yīng)最好的催化劑，由于其屬于貴金屬地球上儲(chǔ)量非常少價(jià)格居高不下，同時(shí)容易發(fā)生一氧化碳中毒導(dǎo)致催化劑活性降低，這些缺陷使得鉑催化劑的應(yīng)用收到了很大的限制。因此，尋找高效價(jià)廉的催化劑成為研究的熱點(diǎn)。卟啉類化合物對(duì)ORR反應(yīng)具有良好的催化活性，其具有高度共軛的空間結(jié)構(gòu)和化

2、學(xué)穩(wěn)定性，當(dāng)卟啉與金屬離子形成活性位點(diǎn)能夠提高催化活性，可有效促進(jìn)H2O2分解，使電池的工作電壓提高，增加放電容量。近期研究發(fā)現(xiàn)低聚物的金屬卟啉能夠催化氧還原按四電子反應(yīng)歷程進(jìn)行，成為氧還原催化劑的研究熱點(diǎn)。本論文以四苯基鈷卟啉為原料，通過電聚合制備聚卟啉研究其催化活性，以期尋求高效非鉑催化劑。
　　首先是金屬卟啉配合物的制備與表征，采用Alder法合成了四苯基卟啉（TPP），并配位鈷離子得四苯基鈷卟啉（CoTPP）,利用紫外可見

3、(UV-Vis)光譜法對(duì)上述兩種物質(zhì)進(jìn)行表征，用循環(huán)伏安法測(cè)試其電化學(xué)性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所合成物質(zhì)為目標(biāo)產(chǎn)物。其次是電聚合法制備pCoTPP金電極及制備工藝的研究，利用循環(huán)伏安法（CV）將CoTPP聚合在金電極表面，研究聚合電位、聚合圈數(shù)和電極基底對(duì)電聚合的影響，優(yōu)化聚合條件。利用電子顯微鏡（SEM）對(duì)聚合膜層的形貌進(jìn)行了觀察，電極表面形成了二維片狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，此物質(zhì)為pCoTPP。通過UV-Vis光譜也證實(shí)了電極表面所形成的聚合薄膜為

4、pCoTPP，相對(duì)單體CoTPP，pCoTPP的Soret帶發(fā)生紅移、吸收峰變寬。最后是pCoTPP修飾電極在酸性介質(zhì)中催化性能及其電化學(xué)行為研究，結(jié)果表明通過電化學(xué)方法將單體卟啉聚合而成卟啉聚合物后催化氧分子還原電位變正；通過對(duì)催化劑伏安特性的研究，結(jié)果表明卟啉聚合物催化過程是受到擴(kuò)散過程控制的；將修飾電極在氧氣飽和的0.5mol/L H2SO4溶液中進(jìn)行穩(wěn)定性能的測(cè)試，結(jié)果表明該修飾電極具有較高的穩(wěn)定性能；最后研究溶液中pH和還原峰