球形金屬微粒電極的電化學(xué)制備及應(yīng)用研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFCs)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，比能量高，維修方便，容易操作，是便攜式電子設(shè)備、移動(dòng)電話和電動(dòng)汽車的理想動(dòng)力能源，一直是近年來研究的熱門領(lǐng)域。甲醇的電催化氧化多采用以鉑為電極材料，但由于電池陽極氧化中間產(chǎn)物一氧化碳易使電極材料中毒，導(dǎo)致其催化活性降低甚至失去活性，且所用電極材料多為貴金屬，成本較高，因此當(dāng)前的研究一直致力于尋找能夠改善鉑催化劑抗中毒能力的方法和降低電極材料的成本兩個(gè)方面。本文以鎳鉻鐵合金為基體，

2、在其表面采用循環(huán)伏安法均勻電沉積一層球形金屬微粒，制成了一系列催化性能高、穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)的球型微粒電極。具體研究工作如下： 一.Pt-Ru微粒修飾鎳鉻鐵合金電極對(duì)甲醇的電催化氧化 以鎳鉻鐵合金為基體，采用循環(huán)伏安法在其表面制備了Pt-Ru微粒電極。通過掃描電鏡表征電極的表面形貌呈球形，利用循環(huán)伏安和計(jì)時(shí)電流法考察了電極的電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明沉積的Pt-Ru微粒層完全改變了基體電極的電化學(xué)性能，對(duì)甲醇的電氧化顯示了較

3、高的催化活性。不僅保持了Pt-Ru微粒電極的催化活性，并且極大的降低了貴金屬的使用量。此外，Ru的加入也在一定程度上減緩了電極表面的自中毒現(xiàn)象，提高了電極的抗中毒能力。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，Pt-Ru微粒電極對(duì)甲醇的電催化氧化能力遠(yuǎn)高于純Pt電極，表現(xiàn)出較好的電催化性能。有望用作燃料電池的電極材料。 二.Pt-Sn微粒修飾鎳鉻鐵合金電極的制備及電催化氧化性能 通過電化學(xué)方法在鎳鉻鐵合金電極表面沉積一層球形Pt-Sn金屬微粒，

4、制得Pt-Sn微粒電極。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明沉積的Pt-Sn微粒層完全改變了基體電極的電化學(xué)性能，不僅保留了貴金屬Pt的催化活性，同時(shí)Sn的加入減弱了甲醇氧化中間產(chǎn)物造成的電極表面自中毒程度，提高了電極的抗中毒能力。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，Pt-Sn微粒電極對(duì)甲醇的電催化氧化能力比純Pt電極高10多倍，表現(xiàn)出較好的電催化性能。并且該電極成本低廉，制備簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境友好無污染，使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，是一種發(fā)展前景較好的電極材料。 三.鎳鉻鐵

5、合金負(fù)載球形鉑微粒電極對(duì)甲醛的電催化氧化 在鎳鉻鐵合金基體上，采用連續(xù)循環(huán)伏安掃描手段，電化學(xué)沉積制備了球形Pt微粒電極，研究了甲醛在該電極上的電化學(xué)行為，結(jié)果表明該電極對(duì)甲醛的電催化氧化具有較好的催化性能，而且其催化活性與其負(fù)載量有關(guān)，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，該電極的催化活性比純Pt電極高10多倍。同時(shí)該電極大大降低了貴金屬Pt的用量，制備簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好。 四.微米銀電極的制備及對(duì)血紅蛋白的電化學(xué)行為

6、 以鎳鉻鐵合金電極為基體，采用循環(huán)伏安法電沉積制成了一種銀微粒電極。通過掃描電子顯微鏡(SEM)和循環(huán)伏安法及線性掃描伏安法考察了電極的表面形貌和電化學(xué)性能，研究了血紅蛋白在該銀微粒電極上的直接電化學(xué)行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，血紅蛋白在pH=4.53的NaAc-HAc的緩沖溶液中有一對(duì)準(zhǔn)可逆的氧化還原峰，為Hb血紅素輔基Fe(III)/Fe(II)電對(duì)的特征峰。實(shí)現(xiàn)了血紅蛋白在電極上的快速直接電子轉(zhuǎn)移并有較好的電流響應(yīng)。在1×10-6mo