纳米结构钴薄膜电极的制备及其异常红外性能研究

用循环伏安电沉积法在玻碳基底上制备纳米结构钴薄膜, 扫描电子显微镜研究结果表明, 纳米结构钴薄膜主要由平均粒径为150 nm的钴粒子组成, 同时还有为数不多的粒径在400~500 nm的钴粒子. 以CO为探针分子, 结合原位傅里叶变换红外反射光谱研究结果, 发现所制备的纳米结构钴薄膜具有异常红外效应. 吸附态CO发生异常红外吸收, 谱峰增强了26.2倍, 测得线型吸附态COL的Stark系数为77.5 cm-1·V-1.     

纳米金膜电极上CN-吸附的电化学和原位红外反射光谱研究

应用循环伏安(CV)和原位红外反射光谱(in situFTIRS)研究碱性介质中氰(CN-)在纳米金膜电极(nm-Au/GC)上的吸附行为.结果显示,当研究电极电位低于0.0 V时,CN-可稳定吸附在nm-Au/GC电极表面,高于0.0 V,则发生氧化脱附.发现nm-Au/GC表面具有异常红外效应(AIREs),即吸附态CN-谱峰呈现出与本体Au电极不同的方向倒反、红外吸收增强(39.2倍)以及半峰宽增加的异常光谱特征.本研究将纳米薄膜材料的这一AIREs从过渡金属拓展到币族金属,进一步证明AIREs是迄今研究的金属及合金纳米材料的普遍特性.     

透氢钯复合膜的原理、制备及表征

钯及其合金膜由于具有透氢性好和耐高温的特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,以实现反应和分离的一体化,并提高转化率和选择性.本文综述了钯基复合膜的原理、制备及表征,并重点介绍了本研究组的光催化镀膜工艺.     

透氢钯复合膜的原理、制备及表征

钯及其合金膜由于具有透氢性好和耐高温的特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,以实现反应和分离的一体化,并提高转化率和选择性。本文综述了钯基复合膜的原理、制备及表征,并重点介绍了本研究组的光催化镀膜工艺。     

透氢钯复合膜的原理、制备及表征

钯及其合金膜由于具有透氢性好和耐高温的特点,除了用作氢气分离和纯化器外,还可以用作脱氢、制氢等反应的反应器,以实现反应和分离的一体化,并提高转化率和选择性。本文综述了钯基复合膜的原理、制备及表征,并重点介绍了本研究组的光催化镀膜工艺。     

酸性溶液中过渡金属及合金纳米薄膜电极的异常红外效应研究

以循环伏安方法在玻碳载体上制备纳米级厚度的过渡金属 (Pt,Pd ,Rh ,Ru)和合金 (PtPd ,PtRu)薄膜电极 ,并运用原位FTIR反射光谱研究了CO的吸附过程 .发现所制备的纳米薄膜电极均具有异常红外效应 ,即与本体金属电极相比较 ,吸附在纳米薄膜电极上的CO分子的红外吸收被显著增强 ,并且红外谱峰方向倒反 .本文的结果进一步证明异常红外效应是一种新的、普遍的现象 ,主要取决于过渡金属或合金膜的结构和厚度 .对异常红外效应的深入认识 ,不仅将推动红外反射光谱及界面电化学理论的发展 ,而且将在表面和界面分析中得到广泛应用 .     

碱性介质中甘氨酸在纳米金膜电极上的吸附和氧化

运用原位红外反射光谱（in situ FTIRS）和电化学石英晶体微天平（EQCM）在分子水平上研究了碱性介质中甘氨酸在纳米金膜电极上的解离吸附和氧化过程.结果表明,甘氨酸在很低的电位下（－0.8 V, vs SCE）就可发生解离吸附.其解离产物氰基(CN－)与电极表面存在较强的化学吸附作用，形成AuCN－物种(红外吸收谱峰位于2100 cm－1附近).吸附在纳米金膜表面的CN－给出红外吸收显著增强、红外谱峰方向倒反和半峰宽增加的异常红外效应特征.吸附态CN－在低电位抑制H2O和OH－的吸附，当电位高于0.2 V可氧化产生OCN－；进一步升高电位到0.3 V则形成.溶液相物种OCN－和对应的红外吸收峰分别为2169 cm－1和2145 cm－1.实验结果指出，金以的形式溶解是导致电极表面质量显著减少的主要原因.     

碱性介质中L-赖氨酸在纳米金膜电极上的吸附和氧化过程

采用原位红外反射光谱(in situ FTIRS)和循环伏安法(CV)研究了碱性介质中L-赖氨酸在纳米金膜电极(nm-Au/GC)上的解离吸附和氧化过程. 研究结果表明, 在碱性溶液中以阴离子形式存在的赖氨酸[-OOC—CH—NH2—(CH2)4—NH2]在低电位区间(-0.95~-0.80 V, vs. SCE)发生部分解离, 生成AuCN-物种(约2110 cm-1), 同时赖氨酸阴离子的羧基侧还可通过两个氧原子与金电极表面相互作用. 随着电位的升高, 吸附态CN-氧化产生NCO-, OCN-和AuCN, 其对应的红外吸收峰分别位于2254, 2168和2226 cm-1附近.     

一步法制备钯纳米粒子修饰的多孔金电极及其对溶解氧的电催化

建立了只需一步操作即可完成在抛光洗净的金微盘阵列电极上进行多孔化处理和钯纳米粒子修饰的方法。通过对金微盘电极连续施加3个电位,分别实现金的氧化、金的还原和电沉积钯纳米粒子。利用扫描电镜和电化学方法监控制备过程,得到的结果证实了本方法的可行性和有效性。考察了溶液pH值与氧化时间对结果的影响,在磷酸盐缓冲溶液(pH7)中氧化90s,得到的修饰电极的电化学活性面积是裸电极的42倍。同时,由于整个过程不需要更换溶液,且只需开启一次仪器,大大简化了实验操作。将制备的修饰电极用于溶解氧的电催化,对溶解氧的灵敏度达到0.1mA·L/(cm2·mg),优于文献报道结果。     

纳米钯粒子的超声制备与表征

Monodispersed nano-Pd particles were prepared by sonochemical reduction of a 1∶12 molar mixture of palladium(Ⅱ) chloride(PdCl₂), and sodium dodecyl sulfate (SDS) in double deionized aqueous solution. The reducing substance was characterized by transmission electron microscopy (TEM) with selected area electron diffraction (SAED), Fourier transform infrared (FTIR) and X-ray photo electron specstropy analysis (XPS). The results show that the reduction of Pd(Ⅱ) to metallic Pd is achieved and that the obtained suspensions have a long life period. The Pd nanoparticles are highly dispersed and uniform in size (in the range of 1～10 nm). The protective effect of SDS for Pd nanoparticles was investigated and the results indicate that there are interactions between Pd and SDS.     

In situ FTIR spectroscopic studies of CO adsorption on electrodes with nanometer-scale thin films of ruthenium in sulfuric acid solutions

A nanometer-scale thin film of ruthenium supported on glassy carbon (nm-Ru/GC) was prepared by electrochemical deposition under cyclic voltammetric conditions. Scanning tunneling microscopy (STM) was used to investigate the structure and to measure the thickness of the thin film. It has been found that the Ru thin film is composed of layered Ru crystallites that appear in a hexagonal form with dimensions of about 250 nm and thickness around 30 nm. In situ FTIR spectroscopic studies demonstrated that such a nanostructured Ru thin film exhibits abnormal infrared effects (AIREs) for CO adsorption (G.Q. Lu et al., Langmuir 16 (2000) 778). In comparison with CO adsorbed on a massive Pt electrode, the IR absorption of CO_ad on nm-Ru/GC was significantly enhanced. Moreover, the direction of CO_ad bands is inverted and the full width at half maximum of CO_ad bands is increased. It has been revealed that the enhancement factor of IR absorption of CO adsorbed on nm-Ru/GC electrodes depends strongly on the thickness of the Ru film. An asymmetrical volcano relationship between the enhancement factor and the thickness of the Ru film has been obtained. The maximum value of the enhancement factor was measured as 25.5 on a nm-Ru/GC electrode of Ru film thickness around 86 nm. The present study has contributed to exploration of the particular properties of nanostructured Ru film material and to the origin of the abnormal infrared effects.     

钴铂合金薄膜的循环伏安电沉积及其异常红外性能研究

运用循环伏安电沉积在玻碳基底上制得纳米结构钴铂合金薄膜,扫描电子显微镜和X-射线能量散射谱研究表明,钴铂薄膜主要由平均粒经为139 nm的纳米粒子组成,钴和铂的原子比为3:5. 以CO为探针分子,电化学原位FTIR反射光谱研究发现钴铂薄膜具有异常红外效应. 吸附态CO发生异常红外吸收,谱峰比本体钴和铂分别增强了34和43倍.     

Pd微电极阵列表面纳米薄膜的方波电位制备及其特殊的红外性能

制备了单根可寻址Pd微电极阵列,运用方波电位法对阵列上每根Pd微电极处理不同时间,诱导生成一系列不同纳米结构的Pd薄膜.以CO为探针分子,结合原位显微傅里叶变换红外反射光谱进行表面组合电化学研究,一次性地获得CO吸附在不同纳米结构Pd薄膜上的红外光谱.观察到随方波电位法处理时间的逐步增加,桥式吸附态CO的红外光谱峰从正常吸收光谱到类Fano光谱,再到异常红外光谱的转变过程.结合扫描电子显微镜观察纳米薄膜的形貌,发现不同红外光谱特征都对应着特定的纳米结构.     

Characterization of Hydrogen Adsorption on Palladium and Pd/c Using a Radiotracer

Hydrogen adsorption on palladium black and palladium supported on activated carbon was characterized by the Temperature Programmed Desorption technique (TPD) using the radiotracer tritium. It is shown that there are five energetic desorbed hydrogens with peak maxima at —50, 35, 115, 350, and 580°C. An additional peak at — 120°C hydrogen desorbed from activated carbon was observed on Pd/C. An isotopic hydrogen separation experiment was designed to demonstrate that hydrogen only dissociatively adsorbed on palladium surfaces whereas it was associatively adsorbed on activated carbon.     

乙醇在碳载Pt纳米薄膜电极上吸附和氧化过程研究——II.酸性介质中EQCM和原位FTIR反射光谱

运用电化学循环伏安 ,石英晶体微天平 (EQCM )和原位FTIR反射光谱等方法研究了酸性介质中乙醇在碳载纳米Pt膜电极上吸附和氧化行为 .结果表明 ,乙醇的电氧化与溶液酸碱性及电极表面氧物种有密切的关系 ,并指出乙醇电催化氧化是通过解离吸附产物和反应中间体双途径机理进行的 .在实验条件下 ,经原位FTIR反射光谱检测 ,解离吸附产物为CO ,反应中间体主要有CH3COOH和CH3CHO等物种 .