樹(shù)枝狀多金屬微納米材料的電沉積制備、影響因素及性能研究.pdf

1、枝晶狀微納材料常具有比表面積大、易形成異質(zhì)結(jié)和連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)而成為目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。枝晶狀金屬材料，尤其是磁性枝晶狀微納結(jié)構(gòu)因在催化、電化學(xué)等性能方面有廣泛的潛在應(yīng)用，吸引了更廣泛的關(guān)注。本論文旨在采用一種簡(jiǎn)單、快速、節(jié)能的電化學(xué)沉積方法來(lái)制備枝晶狀Cu-M(Fe、Co、Ni)、Cu-Ni-Pt、Cu-Co等鐵系多金屬微/納米結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)調(diào)查了反應(yīng)物的起始濃度、添加劑、沉積電流等參數(shù)對(duì)枝晶狀微納米結(jié)構(gòu)形成的影響，并初步探究了其形

2、成機(jī)制。同時(shí)，對(duì)沉積產(chǎn)物的電化學(xué)和催化性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，目標(biāo)產(chǎn)物呈現(xiàn)出杰出的電化學(xué)性能及催化還原對(duì)硝基苯酚的活性。論文的主要研究?jī)?nèi)容概括如下：
　　1.采用一條簡(jiǎn)單的恒電流沉積路線，在室溫下以CuCl2、MCl2（M=Fe、Co、Ni）和H3BO3為起始原料，ITO為工作電極，在10 mA的沉積電流下沉積5 min成功得到了枝晶狀Cu-M微納結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)研究了起始原料的量、沉積電流和時(shí)間等參數(shù)對(duì)產(chǎn)物形貌的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MC

3、l2在枝晶狀Cu-M微納結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程中扮演著不可缺少的作用。此外，Cu-M（Ni、Fe、Co）枝晶對(duì)4-NP的催化還原呈現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，其對(duì)應(yīng)的速率常數(shù)分別為0.83 min-1、0.69 min-1、0.48 min-1。同時(shí)，在0.1 M的KOH溶液中Cu-Ni枝晶對(duì)硝酸根還原成銨根表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化催化活性，并能被制成一個(gè)葡萄糖的傳感器，相應(yīng)的檢測(cè)限為0.098 M。
　　2.以上述所得的Cu-Ni枝晶為工作電極，以氯

4、鉑酸（H2PtCl6）作為Pt源，在10 mA的恒電流下室溫沉積5 min，成功地獲得了由大量納米片構(gòu)筑的枝晶Cu-Ni-Pt微納結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)顯示，相對(duì)于商用鉑碳，所沉積的分等級(jí)的Cu-Ni-Pt枝晶呈現(xiàn)出更高的電催化氧化甲醇的活性：質(zhì)量活性和比活性分別是商用鉑碳催化劑的~2倍和4.5倍。同時(shí)，所沉積的Cu-Ni-Pt枝晶還表現(xiàn)出杰出的催化還原對(duì)硝基苯酚的能力，還原90％的對(duì)硝基苯酚僅需~2.5 min，遠(yuǎn)少于Cu-Ni枝晶催化劑的~9

5、min。
　　3.采用上述相同的恒電流沉積路線，在添加劑甘氨酸的作用下，以CuCl2和CoCl2為金屬源，Cu片為工作電極，20 mA沉積電流下沉積5 min成功制備了枝晶表面覆有大量花瓣?duì)畹腃u-Co微納結(jié)構(gòu)。初步探究了起始原料的用量、沉積電流、時(shí)間和添加劑的量等對(duì)枝晶狀C u-Co微納結(jié)構(gòu)形成的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：甘氨酸在枝晶狀C u-Co微納結(jié)構(gòu)的形成中起著必不可缺的作用。另外，枝晶狀C u-Co微納結(jié)構(gòu)還表現(xiàn)出很好的催還還原4