碳载铂电极的表面结构与性能

碳载铂电极的表面结构与性能陈声培，孙世刚，黄泰山（厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室、化学系、物理化学研究所厦门３６１００５）关键词玻碳，铂黑，甲醇氧化，电催化活性寻找和制备高性能催化剂是燃料电池开发的一个重要课题，在碳或氧化物表面沉积催化物质可...     

新型纳米铂修饰玻碳电极的制备及电催化性能研究

研究了一种新型纳米铂修饰玻碳电极的制备方法,并对其电化学催化性能进行了研究。实验结果表明,通过电沉积前在金刚石粉末悬浊液中对玻碳电极进行超声处理,可制备出新型玻碳电极。经超声处理后,金刚石颗粒在玻碳电极基体上产生了数微米长的划痕。电沉积过程中,在该电极上可沉积分布较密集的平均尺寸为110nm的Pt颗粒。这种新型纳米铂修饰玻碳电极的表面电化学活性值为0.397 m2/g,高于普通铂修饰玻碳电极,且在0.5 mol/L H2SO4溶液中具有良好的电化学稳定性。     

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     

石墨烯修饰玻碳电极对多巴胺的电催化氧化

通过3-巯丙基三乙氧基硅烷(METMS)将氧化石墨烯(GO)固载到玻碳电极(GCE)表面, 用电化学方法还原GO制备石墨烯修饰玻碳电极(rGO-METMS-GCE). 利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 拉曼光谱(Raman)、 扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等技术对GO和rGO-METMS-GCE的结构和表面形貌进行表征. 采用循环伏安(CV)和差分脉冲溶出伏安(DPV)法研究了rGO-METMS-GCE对多巴胺(DA)的电催化氧化性能及反应机理. 结果表明, 与裸GCE相比, DA在rGO-METMS-GCE电极上的氧化还原峰电流(i_pa和i_pc) 增大4倍, 氧化峰电位负移106 mV, 氧化峰与还原峰电位差(ΔE_p)从202 mV降低至66 mV, DA电化学氧化可逆性明显改善, 表明rGO-METMS-GCE对DA电化学氧化具有显著电催化作用. DA在rGO-METMS-GCE上的反应机理为单电子转移过程.     

乙二醇在铂电极上吸附和氧化过程的现场FTIR反射光谱研究（…

运用循环状安和现场ＦＴＩＲ反射光谱研究了碱性介质中乙二醇在铂电极上的吸附和氧化行为。结果表明，乙二醇的氧化与溶液酸碱性密切相关。除成功地检测到ＣＨ２ＯＨ－ＣＯＯ＾－，＾－ＯＯＣ－ＣＯＯ＾－等中间产物及ＣＯ２、ＣＯ＾２－３等最终产物外，还发现乙二醇氧化过程中有乙烯中间体生成。     

乙二醇在铂电极上吸附和氧化过程的现场FTIR反射光谱研究（I…

运用循环伏安法和现场ＦＴＩＲ反射光谱研究了酸性介质中乙二醇在铂电极上的吸附和氧化行为，指出乙二醇电催化氧化是通过解离附产物和反应中间体双途径机理进行的。经ＦＴＩＲ反射光谱检测，解离吸附产物为ＣＯ，反应中间体主要有ＣＨ２ＯＨ－ＣＯＯＨ和ＨＯＯＣ－ＣＯＯＨ等。本文还在分子水平上解释了铂电极上乙二醇吸附和氧化循环伏安特征的内在原因。     

咖啡酸玻碳修饰电极对烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的电催化氧化

研究了咖啡酸修饰电极的制备、性质及对NADH的电催化作用。修饰电极在0．1mol/L PBS缓冲溶液中(pH7．0)于0．0～ 050V(vs.Ag／AgCl)电位范围内呈现一对氧化还原峰，式量电位(E^0‘‘)为 0．250V(vs．Ag／AgCl)。E^0‘‘随pH增加而朝负方向移动，pH在5．0～8．0范围内，其线性回归方程为E^0‘‘=0．6233-0．05996pH，R=0．9969。表观电极反应速率常数(Kb)为12．3s^-1。电极反应的电子数为2且有2个质子参与。该修饰电极对NADH的氧化具有很好的电催化作用。NADH浓度在0．1—6．0mmol／L．范围内与峰电流呈现良好的线性关系。文中对电催化过程进行了探讨。     

纳米金修饰玻碳电极对甲醛的电催化氧化

利用电沉积方法制备了纳米金(nano-gold,NG)修饰玻碳电极(GCE)。在碱性介质中该电极对甲醛有较好的催化氧化作用,使甲醛在0.65 V左右出现一个氧化峰,依此测定甲醛的含量。通过实验确定了纳米金的沉积电位和沉积时间,以及纳米金对甲醛的催化氧化所需的底液。该法测定甲醛的线性范围为1~1 000μg/L,检出限为0.3 mg/L。加标回收率为98.5%~101.8%。     

碳载Ｐt—TiO2复合催化剂对甲醇氧化的电催化性能

报道了通过化学还原和溶胶－凝胶法制备不同组成的Pt-TiO2/C催化剂及其对甲醇的氧化反应，结果表明，该催化剂具有很好的电催化活性和稳定性，催化剂中的Ti和Pt的原子比为1／2时，催化剂的性能最好，在500℃下热处理后，催化剂的性能得以进一步的改善，这种催化剂有望能在DMFC中获得实际使用。     

CO在铂修饰的氧化钛电极上电催化氧化行为的研究

通过阴极还原-阳极氧化法制备了Pt—TiO2／Ti电极，研究了CO在该电极上的电化学行为和电极制备条件对CO电催化氧化的影响．结果表明，与Pt电极相比．CO在Pt—TiO2／Ti电极上的氧化峰峰电位负移了100mV，并且表现出较好的稳定性．通过XPS技术对Pt—TiO2／Ti电极进行了表征．发现Pt以金属形式存在，Ti以TiO2形式存在．Pt—TiO2／Ti电极能抗CO中毒的原因可能是因为TiO2的掺杂使引起催化剂中毒的桥式吸附的CO物种在复合催化剂上的吸附率较低所致．     

乙二醇在Pt-WO3/C上的电催化氧化

用循环伏安(CV)和线性扫描(LSV)法研究了乙二醇(EG)在碳载Pt-WO₃/(Pt-WO₃//C)和碳载Pt(Pt/C)电极上的电化学氧化行为. 发现Pt-WO₃//C电极对EG氧化的电催化活性比Pt/C电极高. 这是由于WO₃/能提供EG在Pt上氧化所需的含氧物种，而且WO₃/能降低EG氧化的中间产物CO在Pt上的吸附强度.     

Electrocatalytic Oxidation of Ethylene Glycol at Pt/Nanosized MOx/GC Composite Electrodes: SnO2 in Comparison to CeO2 and WO3

Stable metal oxides insoluble in acidic medium have been prepared and characterized. The influence of the type of metal oxide (MO_x) on the activity of Pt towards ethylene glycol oxidation in acidic medium has been examined. All modified Pt/MO_x/glassy carbon (GC) electrodes exhibited a better activity compared to Pt/GC. While Pt/SnO₂/GC electrode exhibited the highest activity, Pt/CeO₂/GC revealed the best tolerance against poisoning process.     

Electrocatalytic Oxidation of Ethylene Glycol on Dispersed Pt: Determination of the Reaction Products

Comparative studies of electrocatalytic ethylene glycol oxidation on bulk and dispersed Pt in acidic aqueous solutions have been performed. A quantitative method has been developed to determine all organic oxidation products using high-performance liquid chromatography with appropriate derivatising reagents.     

高分散的介孔碳载Pt纳米粒子的制备及其对乙二醇的电催化氧化性能

以二氧化硅溶胶为硬模板,嵌段聚合物F127为软模板,通过双模板法合成了高介孔比例、窄孔径分布的介孔碳(MC).进而经乙二醇还原法制备了高分散的MC载铂催化剂(Pt/MC).采用循环伏安、计时电流、线性扫描伏安和电化学阻抗谱法研究了硫酸溶液中乙二醇在Pt/MC催化剂电极上的电化学氧化行为.实验结果表明,Pt/MC催化剂对乙二醇的电催化氧化性能显著高于商业化炭黑XC72R载Pt(Pt/XC72R)催化剂.电化学阻抗谱分析进一步揭示,乙二醇在Pt/MC催化剂电极上的电氧化反应具有较低的电荷传递电阻.Pt/MC催化剂高的电催化活性可以归结于MC大的孔径和均一的介孔结构对电子传输和传质的促进作用.     

Reactivity of the Pt/WO3/GC Electrode Towards Ethylene Glycol Oxidation in 0.1 M H2SO4

WO₃ has been prepared via thermal decomposition of ammonium paratungstate. The obtained oxide has been characterized by X‐ray diffraction (XRD) spectroscopy. The particle size was found to increase with increasing calcination temperature. The modified Pt/WO₃/GC electrode has been prepared and characterized using various analytical and electrochemical techniques. The electrochemical oxidation of ethylene glycol (EG) on the modified electrode was investigated and compared with that of a Pt/GC electrode in acidic solution. The presence of WO₃ enhanced the electrode activity towards EG oxidation. The enhancement factor was found to depend on the ratio of WO₃:Pt as well as on the calcination temperature during WO₃ preparation     

Pt(111)单晶电极上乙二醇解离吸附反应动力学

运用电化学循环伏安和程序电位阶跃方法研究了乙二醇在Pt(111)单晶电极上的解离吸附过程.动力学研究的定量结果指出,乙二醇解离吸附反应的平均速率随电极电位变化呈火山型分布,其最大值在0.10 V(vs SCE)附近.测得在含2×10－3 mol•L－1乙二醇的溶液中,最大初始解离速率vi为4.35×10－12 mol•cm-－2•s－1.     

熔化提取-毛细管气相色谱法测定乙二醇硬脂酸酯中乙二醇的残留量

提出了毛细管气相色谱法测定乙二醇硬脂酸酯中乙二醇残留量的方法。样品在50℃熔化,经甲醇超声浸提,以丙二醇为内标,采用HP-5毛细管色谱柱分离,用火焰离子化检测器测定。乙二醇的质量浓度在102.6~1 026.0 mg.L-1范围内呈线性,方法的检出限(3S/N)为30 mg.L-1。应用此方法分析乙二醇硬脂酸酯,回收率在93.7%~103.2%之间。     

阴离子特性吸附和Pt(111)电极表面结构对乙二醇解离吸附动力学的影响

运用电化学循环伏安和程序电位阶跃方法研究了阴离子特性吸附和Pt(111)电极表面结构对乙二醇解离吸附反应动力学的影响. 结果表明, 阴离子特性吸附显著影响乙二醇的解离吸附, 在高氯酸介质中(无特性吸附)测得乙二醇解离吸附反应的初始速率vi以及解离吸附物种(DA)的饱和覆盖度均明显大于硫酸溶液(发生SO2-4/HSO-4特性吸附)中的相应值; 其平均速率v随电极电位的变化呈类似火山型分布, 最大值位于0.22 V(vs SCE)附近. 还发现通过不同处理获得的Pt(111)电极的不同表面结构对这一表面过程也具有显著的影响.     

葡萄糖在纳米Pt/C电极上的电催化氧化

用交替微波法制备纳米PVC催化剂,研究和比较葡萄糖在光亮Pt和纳米Pt/C电极上的氧化行为.实验表明,Pt纳米化后,电极反应过电位降低,动力学速率相应提高,从而使电化学性能得到改善.其催化活性和抗毒化能力大于光亮Pt的可能原因即在Pt纳米化后,大幅度提高了表面积,结果不仅增加其电极活性,而且含氧物也容易接近受毒化的反应点,从而较易氧化毒化物而使电极再次活化.