Pt單晶基礎(chǔ)晶面上Sn的不可逆吸附及其對乙醇和乙二醇電氧化的催化性能.pdf

1、為了研究電極的表面結(jié)構(gòu)與催化性能的內(nèi)在聯(lián)系規(guī)律，在分子水平及表面原子排列結(jié)構(gòu)層次發(fā)展有機(jī)小分子的電催化基礎(chǔ)，本論文以表面原子排列結(jié)構(gòu)明確的Pt單晶作為工作電極，運(yùn)用電化學(xué)循環(huán)伏安(CV)、程序電位階躍暫態(tài)技術(shù)等方法，深入研究了Pt單晶的三個(gè)基礎(chǔ)晶面Pt(100)、Pt(110)和Pt(111)上Sn的不可逆吸附行為，及其對乙醇和乙二醇這兩種C2分子的電催化氧化研究。取得的主要結(jié)果如下： (1)發(fā)現(xiàn)Sn的不可逆吸附過程對鉑單晶表面

2、結(jié)構(gòu)非常敏感，不同表面原子排列結(jié)構(gòu)給出明顯不同的吸脫附CV特征。在本論文中研究條件下，Sn的不可逆吸附可在Pt(111)和Pt(100)表面進(jìn)行，但在Pt(110)表面不能發(fā)生明顯的不可逆吸附。定量分析Sn在Pt(100)和Pt(111)電極上不可逆吸附的飽和覆蓋度(θSSn)以及1-θH隨θSn的變化規(guī)律顯示，Sn更傾向于不可逆吸附在Pt(100)和Pt(111)的空穴位上，進(jìn)一步解釋了Sn在Pt(110)表面不發(fā)生明顯的不可逆吸附的

3、原因。高覆蓋度Sn的吸附可能進(jìn)入Pt表面原子層的晶格中，形成Pt-Sn表面合金，當(dāng)Snad從電極表面脫附后，單晶表面有序的原子排列結(jié)構(gòu)在一定程度被擾亂。 (2)深入研究了Sn在不同Pt單晶電極上的不可逆吸附對乙醇氧化的催化性能，Sn在Pt(111)電極上的不可逆吸附導(dǎo)致在較低的電位吸附OH物種，使得乙醇部分解離吸附的毒性中間體可以在較低的電位下氧化，從而提高了乙醇在Pt(111)/Sn電極上的電催化氧化活性。進(jìn)一步改變Sn在Pt

4、(111)表面的覆蓋度，其對乙醇的催化活性也發(fā)生變化，測得最高催化活性時(shí)的覆蓋度θSn=0.14，當(dāng)θSn小于或大于0.14時(shí)，催化活性均降低，即呈火山形分布。Sn在Pt(100)電極上的不可逆吸附并不抑制乙醇的解離吸附，反而由于Sn占據(jù)了Pt表面位，降低了乙醇在Pt(100)上的電催化氧化活性。 (3)研究了Sn修飾的Pt單晶電極對乙二醇氧化的電催化性能，發(fā)現(xiàn)與Pt(111)相比，Pt(111)/Sn顯著增強(qiáng)了對乙二醇電氧化的