金電極上的氧還原研究-PH值效應(yīng).pdf

1、氧還原反應(yīng)是燃料電池、空氣燃料電池以及其它重要工業(yè)電化學(xué)過程的陰極反應(yīng)，氧還原的動力學(xué)慢一直是制約著相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。氧還原反應(yīng)也是電催化研究的重要模型反應(yīng)，從分子水平上正確理解“電的作用”與“催化作用”如何協(xié)同工作，是指導(dǎo)設(shè)計高效氧還原催化劑的前提，也對建立電催化的相關(guān)原理具有十分重要的意義。對氧還原反應(yīng)的pH效應(yīng)的系統(tǒng)研究能有效幫助區(qū)分電極電勢的變化導(dǎo)致電極上電子自由能變化以及由于電極電勢的變化導(dǎo)致雙電層結(jié)構(gòu)變化對氧還原行為的影

2、響。
　　 本小組李明芳同學(xué)在其博士論文中，系統(tǒng)研究了Pt(111)電極上氧還原的pH效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)由于pH變化導(dǎo)致溶液組成的變化，會影響在動力學(xué)或動力學(xué)與混合控制電位區(qū)的Pt(111)電極上含氧物種的覆蓋度，從而對氧還原動力學(xué)產(chǎn)生深刻的影響并干擾對氧還原反應(yīng)對于H+的反應(yīng)級數(shù)的確定?？紤]到在氧還原電位區(qū)，金電極上含氧物種吸附很弱，可更方便地考察純粹由于溶液的pH變化對氧還原行為的影響。而綜合金電極與Pt電極上pH變化對氧還原行為的

3、影響，將很好地的幫助區(qū)分上述兩種因素的作用，從而加深對氧還原機理與動力學(xué)行為的影響。
　　 基于上述分析，本人在碩士論文中利用旋轉(zhuǎn)圓盤電極體系系統(tǒng)研究了不同pH下氧氣在多晶Au電極上的還原反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，同在酸性（但是pH不同）或同在堿性（但是pH不同）的介質(zhì)中氧還原起始電位（相對于標(biāo)準(zhǔn)氫參比電極）以及純粹動力學(xué)控制區(qū)（電流較小的區(qū)域）的氧還原電流幾乎不隨溶液的pH值而變化，僅由電子在金電極上的費米能級決定，由此推測在金電極上氧