硝酸正丁胺離子液體中鈀對甲酸電氧化反應(yīng)的催化行為.pdf

1、分號類：O646學(xué)校單位代碼：10446碩士學(xué)位論文論文題目：硝酸正丁胺離子液體中鈀對甲酸電氧化反應(yīng)的催化行為研究生姓名：殷黔英學(xué)科、專業(yè)：化學(xué)物理化學(xué)研究方向：電化學(xué)指導(dǎo)教師：馮媛媛副教授論文完成時間：2014年4月曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要摘要近年來，隨著科技和工業(yè)的發(fā)展，煤、石油等不可再生資源的儲量日趨減少，造成的環(huán)境污染問題也亟待解決，為了減少環(huán)境的污染和能源的枯竭問題，越來越多的科研工作者開始研究開發(fā)新的綠色、高效能源。燃

2、料電池作為一種新型的綠色能源已經(jīng)得到廣泛的關(guān)注和研究，并且在生活和生產(chǎn)中已得到初步應(yīng)用。由于甲酸無毒、易存儲且室溫不可燃等特點，以甲酸為燃料的直接甲酸燃料電池(DFAFC)被認為是最有前景的可利用便攜能源，應(yīng)用于一些通信設(shè)備和電腦中。由于甲酸的獨特物理化學(xué)性質(zhì)，有關(guān)甲酸電氧化反應(yīng)性能的研究多是在酸性介質(zhì)中進行，但這對催化劑的穩(wěn)定性、容器的耐蝕性等都提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近年來，離子液體作為一種新型的溶液已受到研究者的廣泛關(guān)注。由于離子液體具

3、有導(dǎo)電性、難揮發(fā)、不燃燒、電化學(xué)窗口比其它電解質(zhì)水溶液寬很多等特點，被廣泛用于化學(xué)研究的各個領(lǐng)域中。本論文利用傳統(tǒng)酸堿中和法制備了硝酸正丁胺離子液體，以此作為甲酸氧化反應(yīng)的電解質(zhì)，考察了離子液體水溶液中鈀對甲酸電氧化反應(yīng)的催化性能，并對不同溶液pH值、反應(yīng)溫度等因素的影響進行了討論，具體結(jié)果如下：1、采用電沉積法在玻碳電極表面制備了鈀催化劑，表征結(jié)果顯示，Pd為多孔團簇結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有助于提高Pd原子的利用率。在離子液體介質(zhì)中，Pd對甲

4、酸氧化具有明顯的催化活性，在離子液體中甲酸氧化的峰電位比在硫酸介質(zhì)中負移了近200mV，但其峰電流只有硫酸中的五分之一左右。2、在實驗中為了解決甲酸氧化峰電流不高的問題，通過在離子液體中加入水這種分子溶劑，使得離子液體黏度降低、電導(dǎo)率增大，成功的解決了甲酸氧化峰電流低的問題。而且實驗發(fā)現(xiàn)，Pd對甲酸氧化的催化活性與離子液體的濃度密切相關(guān)，當(dāng)離子液體與水的體積比為1:1時，Pd對甲酸氧化呈現(xiàn)最高的催化活性，這可能與該濃度下離子液體水溶液具

5、有最高的電導(dǎo)率有關(guān)。3、將電沉積方法得到的鈀催化劑分別在離子液體水溶液、硫酸溶液、高氯酸溶液、不同pH的磷酸緩沖溶液中考察對甲酸的催化性能影響。在離子液體水溶液中，鈀催化甲酸氧化的峰電位要比在高氯酸溶液中負移165mV，比硫酸溶液中負移了156mV，比具有相同pH值的磷酸緩沖液（pH=7）中負移了270mV，表明離子液體水溶液中的高催化活性并非僅與pH值有關(guān)。4、考察了溫度對鈀催化甲酸氧化性能的影響，通過Arrhenius公式計算得到的