金鉑合金納米枝晶的交流電沉積機理及其在甲酸催化氧化中的應用.pdf

1、貴金屬納米材料因其催化性能優(yōu)越而備受關注，如Pt因具有良好的化學惰性、催化性能和熱電性質(zhì)而廣泛用于各種催化應用中。然而，單金屬Pt在催化應用中較容易失活或毒化。而當兩種金屬形成合金時則由于能產(chǎn)生電子效應、集合效應和協(xié)同效應而可以有效提高其相應單金屬的活性、選擇性及穩(wěn)定性。研究表明當Au與Pt形成合金時能有效提高Pt的催化活性及穩(wěn)定性因而Au-Pt合金納米材料頗受關注。合金納米枝晶則因具備高表面積和高連通性在催化及傳感等領域較受關注。在眾

2、多制備枝晶的方法中，交流電沉積法頗具優(yōu)勢和前景，其能很好的控制產(chǎn)物的成分、形貌及尺寸，且不需要任何模板和基底，沉積枝晶后的電極可以直接作為工作電極使用。目前已成功利用該方法將Au、Pt、Au-Pt等金屬材料修飾到了微電極上。然而，過去的工作集中在研究電壓、頻率、溫度等實驗條件來實現(xiàn)對合金形貌、尺寸及成分的控制，而對合金的生長控制特別是相結(jié)構(gòu)控制機理卻缺少研究。
　　本文采用單頻交流電沉積法成功制備出了Au-Pt合金納米枝晶及納米線

3、，并通過SEM、EDX、XRD、TEM及電化學測量等方法研究了合金生長的影響因素。在此基礎上提出了一個新的合金生長控制機理，實現(xiàn)對合金的形貌、成分、尺寸及相結(jié)構(gòu)的全面控制。此外，還將制得的枝晶修飾電極用于甲酸的電催化氧化，并對其催化機理和性能進行了初步的研究，獲得如下結(jié)論:
　　(1)合金形貌和尺寸控制:方波較正弦波更有利于合金的沉積，得到的枝晶分枝多且尺寸大。增大電壓或頻率會使合金的分枝增多，線徑變小。
　　(2)合金成分

4、、相結(jié)構(gòu)控制及生長控制機理:增大電解液中Pt含量、電壓或者降低頻率有利于中Pt的沉積，從而使合金中Pt含量上升。枝晶的分枝由各向異性生長形成，其主分枝沿<111>晶向生長，亞分枝和主干則沿<200>晶向生長。降低電壓或者頻率有利于得到沿<111>晶向生長的一維納米線，增大電壓或者頻率會使成核速率增大，從而使沿<200>晶向生長的速率增大，有利于得到三維的納米枝晶。
　　(3)合金對甲酸催化氧化的性能:循環(huán)伏安結(jié)果表明合金枝晶催化甲