低碳醇在鈀納米修飾氧化銦錫電極上的電催化氧化研究.pdf

1、直接醇類燃料電池（Direct alcohol fuel cell，縮寫為DAFC）作為一種新型的綠色能源，對解決目前世界面臨的能源短缺和環(huán)境污染這兩大難題具有跨時代的重要意義。ITO導電膜玻璃是一種新穎的電極材料，具有良好的導電性和超大的表面積，它可以作為貴金屬納米材料的載體，極大提高催化劑的利用率?；阝Z納米粒子高吸附性、高比表面積、高電催化活性等特點，本論文主要通過循環(huán)掃描法制備出高電活性、高靈敏度的鈀納米修飾氧化銦錫（Pd NP

2、s/ITO）電極，并將其應用于低碳醇（包括甲醇、乙醇、丙醇等）的電催化氧化研究中。
　　第一章:簡介直接醇類燃料電池的發(fā)展狀況，對鈀納米修飾電極在醇電催化氧化中的研究進展進行綜述。
　　第二章:通過化學沉積法和循環(huán)伏安掃描法成功制備了Pd NPs/ITO電極。采用循環(huán)伏安法考察了標準氧化還原電對[Fe(CN)6]4-/[Fe(CN)6]3-中該電極的電活性，并利用電子掃描電鏡對電極表面的形貌進行表征。此外還分析研究了電極在不

3、同電勢范圍內發(fā)生的電化學反應過程以及反應溫度、通氮氣和電極放置時間對電化學檢測的影響。結果表明:ITO導電膜玻璃的引入大大提高了電催化劑Pd納米的利用率，使得Pd NPs/ITO電極具有良好的電活性;由不同電勢范圍內該電極在堿性溶液中的循環(huán)伏安行為可知，對于氫的吸附和脫附可以通過掃描電勢范圍的大小來控制;經過實驗條件的考察得出Pd NPs/ITO電極的最佳反應溫度為65℃，電解液中通入氮氣可以排除溶解氧的干擾，該電極在1個月內能夠保持良

4、好的活性。
　　第三章:采用簡單的循環(huán)伏安掃描法制備得到高電活性的Pd NPs/ITO電極，并用該電極研究了室溫下氫氧化鈉溶液中甲醇和乙醇的電氧化反應，對各自的電化學反應過程進行了洋細探討。隨后考察了反應物濃度，掃描速率對甲醇和乙醇在PdNPs/ITO電極上電催化氧化反應的影響。對比發(fā)現(xiàn)，甲醇和乙醇在Pd NPs/ITO電極上的電催化活性都比純金屬鈀電極好（甲醇約為純金屬鈀電極的2倍，乙醇約為純金屬鈀電極的4倍）。甲醇和乙醇氧化峰

5、電流的強度均與各自的濃度及掃描速率的開方成正比，且保持良好的線性關系，說明兩種醇在Pd NPs/ITO電極上的反應都屬于擴散控制過程。
　　第四章:首先利用循環(huán)伏安掃描法制得的Pd NPs/ITO電極研究了室溫下堿性電解液中正丙醇和異丙醇的電催化氧化反應，并就反應物濃度，掃描速率對丙醇和異丙醇在該電極上電催化氧化反應的影響進行考察，發(fā)現(xiàn)正丙醇和異丙醇氧化峰電流的強度ipa均與各自的濃度c及掃描速率的開方v1/2成正比，說明這兩種醇

6、在Pd NPs/ITO電極上的反應都屬于擴散控制過程。然后對甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇進行綜合對比，得出堿性介質中低碳醇在Pd NPs/ITO電極上的電催化氧化符合以下規(guī)律:(1)不同醇分子的電氧化具有類似的循環(huán)伏安特性。醇的氧化峰電流強度遠大于氫的脫附和吸附峰，說明在-1.4～0.6V電勢范圍內這些醇或其解離產物會吸附在Pd NPs/ITO電極表面并抑制氫的吸附和脫附，使得醇的氧化作用占主導地位;氫的脫附和吸附峰位置相對穩(wěn)定，分別出現(xiàn)

7、在-0.4V和-0.5V左右;陰極掃描過程中-0.4～0.3V電勢范圍內的曲線幾乎完全重合。(2)根據(jù)醇氧化峰電流強度的大小推斷出Pd NPs/ITO電極對四種醇的催化活性順序為:乙醇＞正丙醇＞甲醇＞異丙醇。(3)可以根據(jù)醇氧化峰位置的差異大致判斷醇的種類。
　　第五章:利用化學沉積法制備的Pd NPs/ITO電極，通過電化學方法分別在酸性和堿性電解液中初步研究了室溫下鈀納米對甲烷氣體的電催化響應。發(fā)現(xiàn)酸性和堿性電解液中的循環(huán)伏安