非水乙腈体系中CO在铂电极表面吸附的SERS研究

在非水乙腈体系中，借助LabRam Ⅰ型共焦显微拉曼系统，尝试用表面增强拉曼光谱（SERS）对作为燃料电池中毒化中间体的CO在过渡金属铂电极表面的催化氧化进行了研究，并考察了在电极电位的变化过程中CO的催化氧化与周围环境分子的相互作用。不仅观察到CO在铂金属表面的吸附和氧化，还得到溶剂乙腈分子发生解离的表面增强拉曼光谱，并对CO和CH3CN分子在铂电极上的竞争吸附进行了分析。     

粗糙铂电极上甲醛电氧化行为及其现场表面拉曼光谱研究

利用循环伏安法研究了酸性介质中甲醛在粗糙铂电极上电氧化行为 ,考察了支持电解质浓度 ,电极表面结构等因素对甲醛氧化行为的影响 ,发现了甲醛在粗糙铂电极上的自发解离现象。采用共焦显微拉曼技术研究了甲醛在粗糙铂电极上解离吸附行为 ,获得了甲醛在该电极表面解离吸附的分子水平信息 ,并且从分子水平验证了甲醛在粗糙铂电极上的自发解离现象。     

现场拉曼光谱研究非水体系中铂电极上甲醇的解离吸附

本文在共焦显微拉曼系统上 ,利用表面增强拉曼散射效应 ( SERS)初步研究了非水体系中甲醇在粗糙铂电极上的解离吸附过程。结果表明 :甲醇在粗糙铂电极上解离吸附后产生了毒性中间物 CO,在较负的电位区间内 ,H与 CO共吸附于电极表面并影响 CO的吸附行为 ,随电位的正移 ,υPt- C和 υC- O的变化可以用电化学 Stark效应来进行解释。     

原位FTIR反射光谱研究碱性介质中乙醇在nm-Pt/GC电极上的氧化

运用电化学循环伏安和原位ＦＴＩＲ反射光谱研究了碱性介质中乙醇在ｎｍ－Ｐｔ／ＧＣ电极上的氧化。结果表明,主要产物是ＣＨ３ＣＯＯ＾－,仅存在少量乙醛,未检测到ＣＯ谱峰。与酸性介质中乙醇氧化的双途径机理不同,碱性介质中乙醇的氧化未经过解离吸附的中间步骤。     

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。     

表面合金电催化剂上甲酸氧化的原位FTIR反射光谱研究

运用原位红外反射光谱(FTIRS)和电化学循环伏安法(CV)研究了甲酸在三种不同电极上的电催化特性。结果表明甲酸在碳载铂电极(Pt/GC)上的电催化氧化机理与本体铂电极(Pt)相类似,即可以通过活性中间体或毒性中间体氧化至CO_2。Pt/GC对甲酸的氧化比Pt具有更高的电催化活性。Pt/GC表面以Sb吸附原子修饰的电极(Sb-Pt/GC)上,甲酸氧化的起始电位(E;)提前至-0.10V,氧化电流峰电位(Ep)提前至0.34V,氧化峰电流(jp)值增加了7.28倍,半峰宽(FWHM)为0.30V。同样,Surface al-loy/GC电极上,E_I为-0.12V,E_p为0.32V和j_p为7.25mA·cm~(-2),相对Pt/GC分别负移了0.22,0.02V和增大了8.15倍,半峰宽(FWHM)为0.5V。表明Sb-Pt/GC和Surface alloy/GC电极不仅能够有效地抑制毒性中间体CO的生成,而且还可以显著地提高其对活性中间体的氧化的电催化活性。     

碱性介质中正丁醇在铂电极上吸附和氧化的电化学原位FTIR反射光谱和EQCM研究

运用电化学循环伏安(CV)、原位FTIR反射光谱和电化学石英晶体微天平(EQCM)等方法研究了碱性介质中正丁醇在Pt电极表面吸附和氧化行为。结果表明：正丁醇电氧化过程与溶液酸碱性有着密切的关系。酸性介质中正丁醇在Pt电极上的CV曲线有2个正向氧化峰,而碱性介质中只有1个正向氧化峰, 第2个氧化峰的消失可能是由于碱性介质中Pt电极表面钝化引起的。原位FTIR反射光谱检测到,在实验条件下,碱性介质中正丁醇电氧化过程的最终产物只有丁酸根。EQCM研究还从电极表面质量定量变化的角度提供了正丁醇反应机理的新数据。     

非水体系中甲酸在铂电极上催化氧化的表面增强拉曼光谱研究

采用共焦显微拉曼系统研究了甲酸在非水体系中的纯多晶铂电极上的表面增强拉曼光谱,实验发现电位较低时甲酸首先在粗糙铂电极表面生成CO中间体,当电位逐渐变正并高于0.1 V时CO开始氧化,但是此时新生成的CO足以弥补其氧化的消耗,表现在Raman强度和一定覆盖度下的耦合作用并没有减少。当电位达到约0.6 V时CO的氧化速度进一步加剧并完全氧化为最终产物CO₂。     

非水电化学体系中激光照射时间对SERS光谱影响的实验研究

本文报道了非水电化学体系中激光照射时间对咪唑在甲醇溶剂中吸附在电化学粗糙了的银电极表面上的表面增强拉曼散射(SERS)效应的影响及咪唑吸附在银电极表面上的SERS谱的连续背景的研究。结果表明,甲醇介质中咪唑吸附在银电极表面上的SERS谱强度随激光照射时间而变化,并且咪唑在甲醇介质中的SERS谱背景较强。初步探讨了咪唑吸附在银电极表面上的SERS效应的增强机制。     

甲酸在Pt(100)/Sb电极上氧化的时间分辨原位FTIR反射光谱研究

以电化学原位时间分辨ＦＴＩＲ反射光谱和循环伏安方法研究甲酸在不同Ｓｂ覆盖度修饰的Ｐｔ（１００）单晶电极上的氧化。发现Ｓｂａｄ的修饰抑制了甲酸的解离吸附,使反应经活性中间体直接氧化至ＣＯ２。电化学和红外光谱数据表明,θＳｂ＝０．２４的Ｐｔ（１００）／Ｓｂ电极具有最高的电催化活性。     

Electrodeposition of platinum on tourmaline and application as an electrocatalyst for oxidation of methanol

A composite electrode of Pt nanoparticles coupled with tourmaline is prepared on glassy carbon (GC) disk electrode via electrodeposition. The nanocomposite of Pt/tourmaline is characterized by scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray powder diffraction, and transmission electron microscopy examinations linked with energy dispersive X-ray analysis. The electrocatalytic performance of the composite electrode (Pt/tourmaline/GC) is investigated in electrocatalysis oxidation of methanol at room temperature by cyclic voltammetry and chronoamperometry. It is indicated that Pt nanoparticles with size of ∼5 nm are uniformly assembled along the tourmaline particles and Pt exists in metallic and oxidated states confirmed by XPS. The results of electro-oxidation of methanol show that Pt/tourmaline catalyst is catalytically more active and stable than platinum-modified GC electrode, and the onset potential of Pt/tourmaline shifts 0.15 V to the negative side, and also the current density is significantly enhanced.     

碱性溶液中纳米钯膜电极表面CO、CN-吸附的红外反射光谱研究

以原位ＦＴＩＲ反射光谱研究碱性介质中ＣＯ和ＣＮ＾－在纳米Ｐｄ膜电极上的吸附和共吸附,进一步揭示了纳米薄膜材料的异常红外效应和ＣＯ与ＣＮ＾－共吸附时的相互作用规律。     

pH值对4-氰基吡啶吸附行为影响的SERS研究

采用现场表面增强拉曼光谱(SERS)研究了4-氰基吡啶在不同pH值下铂电极上的吸附行为.结果表明,pH对4-氰基吡啶的吸附原子没有影响,均以吡啶环上的氮吸附在电极表面,但分子的取向不同.酸性条件下,4-氰基吡啶在正于0.6 V(SCE)的电位区间倾斜吸附,在0.6V到-0.2V以相对垂直方式吸附,而在负于-0.4V的电...     

The nature of strongly adsorbed species in electrocatalytic oxidation of formaldehyde on palladium,platinum and rhodium electrodes in acidic media: An in-situ IR study

Potential-modulated reflection-absorption infrared spectroscopy has been utilized to study, in-situ, the nature of strongly adsorbed species formed by oxidation of formaldehyde on palladium, platinum and rhodium electrodes in acidic media. The infrared spectra obtained are consistent with a significant presence of electrosorbed CO, in a variety of coordination modes, on electrode surfaces. The frequency and intensity of the observed infrared features are in good agreement with those obtained upon electrosorption of CO on the same substrates from the solution saturated with gaseous carbon monoxide.     

拉曼光谱研究Pt电极上欠电位沉积Sn对甲醇氧化的影响

本文采用拉曼光谱研究Ｐｔ电极上欠电位沉积（亚）单原子层的Ｓｎ对甲醇氧化的影响,初步的结果表明,欠电位沉积Ｓｎ促进了Ｐｔ上甲醇的电催化氧化,与纯Ｐｔ电极体系相比较,作为表面毒性中间物的ＣＯ在较负电位下即可被氧化。本文对其可能的机理进行了初步的讨论     

碱性介质中纳米薄膜Ru电极上CO吸附的异常红外效应

研制纳米级厚度的Ｒｕ薄膜电极,并运用电化学原位ＦＴＩＲ反射光谱研究碱性介质中ＣＯ的吸附。检测到ＣＯ以线型吸附态为主,但也存在少量桥式吸附态,分别在１９６０和１７８０ｃｍ＾－１附近红出红外吸收谱峰。发现纳米Ｒｕ膜电极具有异常红外效应,即ＣＯ谱峰方向倒反,强度增强和半峰宽增加,测得在碱性溶液中吸附态ＣＯ的红外吸收被增强了３３倍,其增强因子是酸性溶液中的两倍左右。     

Fourier Transform Surface-Enhanced Raman Spectra of Fulvic and Humic Acids Adsorbed on Au Electrodes

The Fourier transform Surface-enhanced Raman spectra of fulvic and humic acids from sea water adsorbed on an Au electrode were determined. At neutral and basic conditions, the humic acid was hung on the Au surface through its carbonyl groups, and the fulvic acid from the same source was adsorbed in both “end on” and “flat on” configurations. At acidic conditions, both of the fulvic and humic acids were adsorbed on the surfaces through their carboxylate and pyridine-like groups. The SERS behaviours of the humic and fulvic acids at different pH and potentials were from the difference of their chain sizes, charges and flexibility as well as the changes of their conformations. This preliminary study suggested that Fourier transform Surface-enhanced Raman spectroscopy could be used as a powerful probe with which to directly “see” humic substances at low concentrations.     

溶液pH对羟基苯硫酚同分异构体脱羟基反应影响的SERS研究

金属纳米结构因表面等离激元(SPR)而产生光学增强和催化效应已成为表面科学研究热点之一。SPR和电化学联用可以诱导催化一些非常规反应,并且不同pH值电解质溶液可改变表面吸附分子的存在形式,影响SPR光催化反应。以羟基苯硫酚的同分异构体为探针,采用电化学表面增强拉曼光谱(SERS)研究了取代基羟基位置、溶液pH值等对其在银电极表面吸附和SPR催化反应行为。结果表明,不同羟基取代基位置的羟基苯硫酚SPR催化脱羟基反应对溶液pH值的敏感程度不同,邻羟基苯硫酚(OHTP)的C—O键谱峰强度的变化与溶液pH值相关,其O端更易与金属作用而吸附在表面,且随pH增大而增强。对羟基苯硫酚(PHTP)在碱性条件下被完全抑制的脱羟基反应在间羟基苯硫酚(MHTP)和OHTP中均可发生。MHTP在中性(pH 7)溶液中SPR催化脱羟基反应效率最高,约为酸性(pH 2)的1.36倍,碱性(pH 12)的2.70倍。OHTP在碱性(pH 12)溶液中SPR催化脱羟基反应效率最高,约为酸性(pH 2)的13.71倍,中性(pH 7)的4.95倍。SPR催化脱羟基主要源于非去质子化条件以及形成Ag—O键这两种途径。酸性条件下MHTP及OHTP的脱羟基反应主要是未去质子化的羟基反应,碱性条件主要因去质子化后形成Ag—O键所致。中性条件下,两种贡献同时发生。对MHTP而言,由于位阻效应仅部分分子去质子化后形成Ag—O键而促进SPR催化脱羟基,因此pH 7溶液中两种效应的同时作用导致催化效率最高。对于OHTP分子,去质子化状态的O端更易与电极表面发生作用,且pH升高羟基呈现的去质子化程度更加彻底,更有利于发生脱羟基反应,在pH 12溶液中脱羟基反应主要由于形成Ag—O键,其效率亦最高。同分异构体结构以及介质酸碱度对SPR催化脱羟基反应的研究对于拓宽SPR催化反应类型及从分子水平解析其机理具有重要意义。