Pt-CNTs 修饰玻碳电极(Pt-CNTs/GC)电氧化活性的研究

采用透射电镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)技术, 分别表征了Pt-CNTs/GC电极的表面形貌和所负载铂纳米原子簇的结构. 以CO和CH3OH为探针分子, 用循环伏安和计时电流等常规电化学方法检测了CO和CH3OH在Pt-CNTs/GC电极上的氧化行为. 研究结果表明, CO在Pt-CNTs/GC电极上有3个氧化电流峰(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ), 其中峰Ⅰ为CO桥式吸附的氧化峰, 而峰Ⅱ和Ⅲ则分别为CO线形吸附在碳纳米管负载的不同粒径的Pt纳米原子簇以及Pt原子薄膜上所分裂的氧化峰; CH3OH在Pt-CNTs/GC电极上也能自发解离吸附强吸附中间体CO; Pt-CNTs/GC电极对CH3OH的氧化峰电流不总是随CNTs上载铂量的增加而增大, 表明在制备直接甲醇燃料电池阳极时, 应选择合适的载铂量.     

Electrooxidation Mechanism of Methanol at Pt-Ru Catalyst Modified GC Electrode in Electrolytes with Different pH Using Electrochemical and SERS Techniques

The electrochemical and in-situ surface-enhanced Raman spectroscopy （SERS） techniques were used to investigate the electrooxidation behavior of methanol in acidic, neutral and alkaline media at a Pt-Ru nanoparticle modified glassy carbon （Pt-Ru/GC） electrode. The results showed that methanol could be dissociated spontaneously at the Pt-Ru/GC electrode to produce a strongly adsorbed intermediate, CO. It was found that CO could be oxidized more easily in the alkaline medium than in the acidic and neutral media. The peak potential of methanol oxidation was shifted from 0.663 and 0.708 V in the acidic and neutral media to -0.030 V in the alkaline medium, which is due to that the adsorption strength of CO on the Pt surface in the alkaline medium is weaker than that in the acidic and neutral media. The final product of the methanol oxidation is CO2. However, in the alkaline medium, CO2 produced would form CO3^2- and HCO3^- resulting in the decrease in the alkaline concentration and then in the decrease in the performance of DMFC. Therefore, the performance of the alkaline DMFC is not Stable.     

甲酸在Pt-Ru/GC电极上氧化的SERS研究

采用循环伏安(CV)法、计时电流法和电化学原位表面增强拉曼散射光谱(SERS)技术研究了甲酸在Pt-Ru/GC电极上的氧化行为, 发现甲酸在Pt-Ru/GC电极上与在粗糙Pt电极上一样, 也能自发解离出强吸附中间体CO和活性中间体—COO－. 从分子水平证实钌的加入有利于提高电极对甲酸的电催化氧化活性, 当镀液中Pt：Ru的摩尔比从10∶1变化到1∶1, CO的氧化峰电位从0.41 V负移至0.35 V, 约负移了60 mV. Pt-Ru/GC(1∶1)电极与粗糙Pt电极相比, CO在电极表面氧化完毕的电位亦负移了约200 mV. 该研究结果表明, 电化学原位表面增强拉曼散射光谱技术可望成为研究电催化反应机理的普适谱学工具.     

乙醇在不同介质中电氧化的原位表面增强拉曼光谱研究

采用常规电化学伏安技术和电化学原位表面增强拉曼光谱(in-situ SERS)技术研究了不同介质中乙醇在粗糙铂电极上的电催化氧化行为. 发现不论在酸性、中性还是碱性介质中, 乙醇均能在粗糙铂电极上自发氧化解离生成强吸附中间体CO; 碱性介质中, CO在粗糙铂电极上基本氧化完全的电位(0.20 V)比中性和酸性介质中(0.50 V)负移了约0.30 V. 而乙醇在粗糙铂电极上CV正向扫描的氧化峰电位(-0.20 V)比酸性介质中(0.65 V)负移了约0.85 V. 比较不同介质中乙醇和CO在粗糙铂电极上的氧化峰电流和峰电位可以发现, 粗糙铂电极在碱性介质中对乙醇和CO的电催化氧化活性比中性和酸性介质中更强; 可以推测, 不论在酸性、中性还是碱性介质中, 乙醇在粗糙铂电极上的氧化过程均按双途径机理进行.     

微波法在碳纳米管上负载铂纳米粒子

以乙二醇作氯铂酸的还原剂, 采用微波法在浓硝酸回流纯化和羟基化的碳纳米管(CNTs)上负载铂纳米粒子, 并通过控制载铂量制备出以CNTs为衬底的铂纳米管(Pt-CNTs); 用透射电镜比较了纯化和羟基化时间对CNTs载铂性能以及不同载铂量对Pt-CNTs表面形貌的影响; 用选区电子衍射﹑X射线衍射和紫外-可见吸收光谱检测了Pt-CNTs的结构特征, 表明CNTs表面所负载的是多晶铂; 用电化学循环伏安技术表征碳纳米管负载铂纳米粒子, 发现当Pt-CNTs的载铂量为0.1875 mmol·g-1时, CNTs表面负载了一层致密的铂纳米粒子.     

甲酸在铂钌电极上电催化氧化的原位SERS研究

采用循环伏安法和电化学原位表面增强拉曼光谱(in-situ SERS)技术研究了甲酸在铂钌电极上解离吸附与氧化行为。发现甲酸在铂钌电极上也能自发解离吸附。铂钌电极上CO的氧化峰电位与粗糙铂电极相比负移了180mV,把CO氧化完毕的电极电位亦负移了300 mV,从分子水平证实铂钌电极对甲酸电催化氧化的活性比纯铂电极更高。该研究结果表明,SERS技术可望拓展为研究电催化体系的有效工具。     

Pt-Sn/Pt电极对乙二醇的电催化氧化

Pt-Sn/Pt电极;乙二醇;自发解离;电氧化