氧化铁对铂在碱性介质中催化氧化甲醇的促进作用

Pt催化剂是电催化领域用途最为广泛的贵金属催化剂.Pt资源稀缺,价格昂贵,同时它的物理化学特性又决定了其在多种催化反应中难以被替代.在质子交换膜燃料电池的小分子醇类电氧化过程中,难免存在Pt的毒化现象,其催化性能有待进一步提升.因此,围绕着Pt催化剂纳米结构的设计、抗毒性及反应机理的探索一直是电催化研究面临的重要课题.目前,已被广泛认可的提高Pt催化性能的方法之一是引入第二种金属,通过金属间协同效应(双功能机理)、张力效应或电子效应等对Pt的催化行为进行改性.对于由双/多金属组成的纳米结构催化剂,无论是协同效应还是电子效应,催化活性的提高都需要金属间有丰富的接触界面和恰当的邻近状态.通过调变两组元的种类、原子比和接触状态等可以实现对金属-金属界面的调控,进而调变催化剂性能.除金属助剂外,金属氧化物对Pt催化剂的助催化作用也引起广泛关注.由于金属氧化物与Pt之间的密切接触作用,氧化物的形貌特点对Pt的催化性能可产生重要影响.到目前为止,有关催化剂形貌效应的研究主要集中于贵金属纳米颗粒上(Pt,Au,Pd等),但关于金属氧化物载体/助剂的形貌对贵金属催化性能影响的研究尚不多.具有明确形貌的金属氧化物载体/助剂,暴露的晶面不同,表面原子的配位状态也不同,从而造成与之密切接触的Pt的性质发生改变.因此,金属氧化物的表面性质以及Pt-金属氧化物的界面性质将对电催化性能产生重要影响,深入阐释贵金属-金属氧化物的表/界面性质以及建立有效的构效关系,对设计和制备高效电催化剂具有一定的指导意义.为了提高Pt基催化剂活性、抗CO中毒能力以及稳定性,本文采用共沉淀法和水热法分别制备了纳米棒和六边形纳米片状的Fe2O3作为Pt催化剂的助剂,考察了助剂形貌对Pt催化剂在碱性介质中催化氧化甲醇的促进作用.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱以及电化学技术对催化剂进行了表征.结果显示,Fe2O3的存在能显著提高Pt催化剂在碱性介质中对甲醇氧化的电催化性能,而且以Fe2O3纳米棒为助剂制备的Pt-Fe2O3/C-R催化剂催化活性以及稳定性比Fe2O3纳米片为助剂制备的Pt-Fe2O3/C-P催化剂更高.这种促进效应可能与助剂Fe2O3的形态有关.Pt-Fe2O3/C-R催化剂中Pt的质量比活性为5.32 A/mgPt,本征活性为162.7 A/m2Pt,分别是Pt-Fe2O3/C-P催化剂的1.67和2.04倍,是商业PtRu/C样品的4.19和6.16倍.协同效应和电子效应是Pt催化性能提升的主要原因.此外,Pt-Fe2O3/C-R样品中高价态Pt的含量较高,可能也是加速甲醇氧化反应动力学的原因之一.高价态的Pt可能会增强甲醇分子在Pt表面的吸附强度,促进Pt上甲醇氧化反应初始步.这些发现不仅可对甲醇电催化氧化机理有了更深的理解,而且对设计和制备高性能甲醇氧化电催化剂也具有一定的指导意义.     

水热合成ZnO:Cd纳米棒的微结构及光致发光特性

采用水热法制备了ZnO和不同掺杂浓度的ZnO:Cd纳米棒,通过SEM,XRD、拉曼光谱等的分析,研究了ZnO和ZnO:Cd的微结构并测试分析了其光致发光特性.结果表明,ZnO和ZnO:Cd纳米棒呈六角纤锌矿结构,Cd掺杂使得纳米棒体积更小.由于内部张应力的影响,Cd掺杂使得材料光学带隙减少.当掺杂浓度为2%时,合成的材料光致发光谱中出现了位于2.67 eV处,由导带底和Zn空位(VZn)缺陷能级跃迁造成的蓝光发射峰,并且Cd的掺入使得位于2.90 eV附近的紫光发射峰强度增强,对于研究ZnO蓝紫发光器件具有重要的意义.     

DNA在Mg/聚2,6-吡啶二甲酸膜上的固定和杂交及其PAT基因片段的电化学阻抗谱测定

以静电吸附法使Mg²⁺修饰于玻碳电极(GCE)上电聚合的2,6-吡啶二甲酸膜(PDC)上, 制得的Mg/PDC/GCE电极, 成为DNA固定及杂交的良好平台. 应用微分脉冲伏安法和电化学阻抗谱对DNA的固定和杂交进行表征. 以电化学阻抗谱免标记法检测目标DNA比以亚甲基蓝为指示剂的微分脉冲伏安法有更高的灵敏度. 固定于电极表面的DNA探针与互补单链DNA杂交后使电负性的[Fe(CN)₆]^3-/4-的表面电子传递电阻值显著增大, 以此作为检测信号可以高灵敏度地测定目标DNA. 电化学阻抗谱检测转基因植物外源PAT基因片段, 线性范围为1.0×10^-9 ~ 1.0×10^-5 mol/L, 检测限为3.4×10^-10 mol/L.     

STSE理念在物理化学课堂及实验教学中的渗透与应用

探讨了物理化学的学科特点以及教学中现存的问题,分析了将STSE思想与物理化学课堂及实验教学相融合的必要性,提出了旨在增强课堂吸引力、激发学生学习兴趣、培养学生的科学素养和实践能力以及可持续发展理念的具体策略,并进行了相关教学实践,取得了满意的教学效果。     

离子色谱分离-亚铁氰化钾-钙黄绿素偶合化学发光测定NO_2~-

利用NO2-在酸性介质中氧化亚铁氰化钾为铁氰化钾,然后在碱性条件下和钙黄绿素化学发光反应相偶合,结合离子色谱分离和流动注射技术间接测定了NO2-。结果发现当钙黄绿素浓度为1.0×10-4mol/L,亚铁氰化钾浓度为2.0×10-4mol/L时,NO2-在1.0×10-5～1.0×10-7g/L范围内,化学发光强度与NO2-浓度成良好的线性关系(R=0.9958),检出限(3σ)为5.1×10-8g/L,对质量浓度为1.0×10-6g/LNO2-溶液进行11次平行测定,相对标准偏差为1.4%。将该方法用于蒸馏水和自来水中NO2-的测定,加标回收率分别为94.2%和107.1%。     

界面合金化的Pt^Ag催化剂对阴极氧还原反应的电催化特点

分别在酸性和碱性电解质中研究了界面合金化的纳米Ag承载Pt纳米结构催化剂Pt0.5^Ag-B/C(Pt/Ag原子比为0.5)对氧还原反应(ORR)的电催化特点.结果表明,该催化剂对ORR的半波电势(E1/2)与通常的Pt/C催化剂(E-TEK公司)相当,但前者的本征电催化活性是后者的近两倍.与未合金化的Pt0.5^Ag-A/C相比,在Pt0.5^Ag-B/C催化剂中形成的合金化的Pt/Ag界面不仅使ORR的E1/2正移,而且明显提高了贵金属Pt的分散度或利用率.     

DSA电极电催化性能研究及尚待深入探究的几个问题

钛基氧化物涂层电极(DSA^®)由于其对阳极析氯、阳极析氧、有机污染物电化学降解等具有优异的电催化活性而受到研究者的广泛关注,但DSA电极电催化现象背后的一些重要而基础性的问题仍未被人们完全认识。本文针对目前国内外有关DSA电极电催化研究领域中的几个研究热点、不足之处、以及尚待深入探究的问题,进行了简要介绍、分析和讨论。DSA电极的电催化活性主要是来自于其表面的金属氧化物涂层。本文强调对“氧化物涂层”自身固体物理-化学性能或过程的研究,有助于深入揭示钛基活性氧化物涂层电极电催化现象的微观作用机制和内在本质,并反过来指导人们更加理性地通过设计和优化DSA电极的制备方法和条件,调控表面氧化物涂层的化学组成与结构,进而达到增强钛基涂层电极电催化活性之目的。     

基于过氧化氢-桑色素化学发光体系的硫化物检测

在pH=9～10范围内,过氧化氢与桑色素溶液混合后可产生较弱的化学发光,表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和S2-对该体系化学发光有较强的增敏作用,据此建立了H2O2-桑色素-CTMAB化学发光体系测定S2-的新方法,并对该体系的化学发光反应机理进行了研究.在最佳的实验条件下,S2-在(0.9～9.0)×10...     

铁表面自组装缓蚀功能膜的电化学阻抗谱研究

在铁表面自组装十四烷基胺膜.研究该膜在0.5 mol/L H2SO4溶液中对铁的缓蚀性能.电化学阻抗谱测试表明,随着组装时间的延长,缓蚀性能也随之增强,最大缓蚀效率为68.7%.而以十二烷基硫醇和十四烷基胺修饰的混合膜则更为致密、稳定,对铁的缓蚀能力也明显优于仅以十二烷基硫醇或十四烷基胺修饰的单一膜,其缓蚀效率可提高至78.2%.     

铁表面组装磷酸三乙酯缓蚀功能分子膜的研究

研究一种新型的自组装成膜物质-磷酸三乙酯(TEP).实验发现,TEP自组装膜能有效抑制铁在0.5mol·L-1硫酸溶液中的腐蚀.电化学测试显示,组装时间对成膜效果产生影响.在最初较短的组装时间内,TEP自组装膜的缓蚀效率随组装时间延长而快速增加,之后增加速率减慢直至恒定.