電極-溶液界面交流阻抗譜的檢測(cè)與解析.pdf

1、交流阻抗方法是電化學(xué)測(cè)試技術(shù)中一類(lèi)十分重要的研究方法，比其他常規(guī)的電化學(xué)方法能夠得到更多的動(dòng)力學(xué)信息及電極界面結(jié)構(gòu)的信息。本文通過(guò)對(duì)Pt/C氧還原催化電極PtRu/C甲醇氧化催化電極的“電極/溶液”界面阻抗譜的檢測(cè)和解析，探討了所獲得的阻抗譜與電極反應(yīng)過(guò)程之間的關(guān)系。 論文首先制備出了Pt/C氣體多孔電極，然后利用交流阻抗技術(shù)獲得了其在催化氧還原過(guò)程中的一些動(dòng)力學(xué)信息和電極/溶液界面的信息。通過(guò)對(duì)交流阻抗譜的解析表明：電極在通氧

2、情況下，電極在中頻區(qū)出現(xiàn)了法拉第阻抗，并隨極化電位的降低而減小，并在低頻區(qū)出現(xiàn)了感抗，這與氧中間態(tài)吸附物種的二級(jí)馳豫有關(guān)；電極在沒(méi)有外界氧供給時(shí)，電極在中頻區(qū)和低頻區(qū)都出現(xiàn)了電容性半圓，前者代表的是法拉第阻抗，后者與氧中間態(tài)物種在活性層界面上吸附的弛豫時(shí)間有關(guān)。隨著極化電位的逐步降低，法拉第阻抗逐漸減小，而低頻區(qū)阻抗相應(yīng)增加；微孔中氧濃度是否充足是電極在低頻區(qū)出現(xiàn)電感還是電容的原因，并受氧還原的動(dòng)力學(xué)過(guò)程所影響，包括氧還原反應(yīng)的路徑和兩

3、個(gè)速率常數(shù)的大小。 對(duì)甲醇在PtRu/C催化電極上的電化學(xué)氧化進(jìn)行交流阻抗測(cè)試，并對(duì)交流阻抗譜進(jìn)行了等效電路的模擬，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行了多方位的解析，得出了關(guān)于PtRu/C電極/溶液界面的下列信息：在低濃度(0.05～0.2molL-1)甲醇的硫酸溶液中，交流阻抗譜中的法拉第阻抗區(qū)表現(xiàn)出來(lái)的是一個(gè)電容性的圓弧；而當(dāng)甲醇的濃度繼續(xù)增大時(shí)，在低頻區(qū)出現(xiàn)了感抗弧。而且隨著甲醇濃度的增加，法拉第阻抗逐漸減小，意味著濃差極化減小，電極反應(yīng)加快；