電沉積制備PtFe和Fe3O4納米催化劑及其性能研究.pdf

1、電化學(xué)沉積（簡(jiǎn)稱電沉積）的特點(diǎn)是發(fā)生在固/液界面，在外加直流電場(chǎng)的作用下，電化學(xué)體系中的金屬離子即可在固體表面形成晶核，并長(zhǎng)成具有各種形貌和結(jié)構(gòu)的金屬或者金屬氧化物晶體。與其他技術(shù)相比，該技術(shù)不但具有反應(yīng)條件溫和（通常在室溫和常壓下進(jìn)行），價(jià)格便宜以及操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，而且通過(guò)改變?nèi)芤簆H值、溶液添加劑或通過(guò)精細(xì)調(diào)控外加電位等條件，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體形貌和結(jié)構(gòu)的調(diào)控。電沉積技術(shù)已成為納米材料合成的重要技術(shù)之一。
　　 本文采用控電位和

2、電荷置換技術(shù)合成PtFe納米催化劑，研究了其在酸性體系中對(duì)甲酸的電氧化性能以及堿性條件下對(duì)氧還原的性能；同時(shí)，還利用控電位技術(shù)合成片狀Fe3O4納米催化劑，并研究了其對(duì)H2O2還原過(guò)程的催化性能。取得的主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)通過(guò)恒電位方法制備出Fe納米粒子，經(jīng)SEM、TEM表征確認(rèn)，其表面是由{100}晶面圍成的立方體。
　　 (2)用電荷置換技術(shù)，用Pt鹽置換Fe立方體表面的Fe原子，制備出PtFe納米粒子。

3、研究發(fā)現(xiàn)，置換時(shí)間的不同，制備所得到納米粒子的組分亦不同；剛開始置換時(shí)反應(yīng)速度較快，隨著置換時(shí)間的增加，其速度逐漸減緩。EDS數(shù)據(jù)表明，Pt、Fe原子比維持在3：1到4：1。SEM和TEM的表征得知，PtFe催化劑雖保持立方體形貌，但其表面較為粗糙，即由粒徑不一的納米顆粒組成。CV表征可知，PtFe催化劑具有與Pt類似的電化學(xué)特征。
　　 (3)PtFe催化劑對(duì)CO吸附氧化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備的PtFe納米粒子具有優(yōu)越的抗CO

4、毒化性能。與商業(yè)Pt/C催化劑相比，COad氧化峰電位提前0.1V?？蓺w結(jié)于PtFe之間的電子效應(yīng)減弱了COad物種與Pt之間的相互作用力。
　　 (4)甲酸電氧化研究結(jié)果表明，PtFe催化劑可使CO在較低電位區(qū)間發(fā)生氧化，表現(xiàn)出比商業(yè)Pt/C具有更高的電催化活性。在0.61V(vs. SCE)時(shí)，置換2min制得的PtFe-2min催化劑的電流密度是商業(yè)Pt/C的2.6倍。通過(guò)電位階躍實(shí)驗(yàn)，PtFe催化劑還表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性。

5、在0.75mA cm-2電流密度下，對(duì)應(yīng)PtFe-2min與商業(yè)Pt/C的電位分別為0.24V和0.4V，前者的電位較之后者提前了0.16V。
　　 (5)在氧還原研究中比較了PtFe-2min和商業(yè)Pt/C催化劑的催化活性。結(jié)果表明，在堿性介質(zhì)中，控制電極電位為0.90V(vs. RHE)時(shí)，PtFe-2min催化劑的電流密度是商業(yè)Pt/C的5.1倍。即PtFe-2min表現(xiàn)出較高的催化活性。
　　 (6)用電化學(xué)電位

6、階躍技術(shù)(CA)，在GC基底上制備出Fe3O4納米粒子電催化劑。SEM和TEM表面形貌觀察指出，所制得的Fe3O4納米粒子呈片狀結(jié)構(gòu)，分布較均勻，片的厚度約為10nm。選區(qū)電子衍射(SAED)觀察到的衍射花樣呈環(huán)狀，表明片狀結(jié)構(gòu)的Fe3O4為多晶。研究表明，所制得的Fe3O4具有類似天然過(guò)氧化物酶活性。對(duì)H2O2的還原過(guò)程具有很好的電催化性能，也即具有很好的檢測(cè)靈敏度。結(jié)果求得其最低檢測(cè)限為5×10-5M(S/N=3)，線性范圍為4×1