基于电沉积和原电池置换法制备几种化学修饰电极的研究

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贵金属纳米材料具有独特的性质,在环境、能源、化学化工和生物学等众多领域应用广泛。铂是重要的催化材料,提高铂的利用率和催化效率是广为关注的问题。前人用欠电位沉积(UPD)法结合原电池置换反应(GRR)制备了原子单层级铂催化剂,但单层的铂催化剂不太稳定。Mn O2是一种性能优异的电极材料,其电化学研究和应用涉及很多领域。本学位论文中,在简要综述贵金属纳米电催化剂、Mn O2的电化学和原电池置换反应的基础上,基于电沉积和原电池置换法制备了几种贵金属和与Mn O2相关的化学修饰电极,考察了这些修饰电极电催化氧化甲醇和甲酸有机小分子以及用作超级电容器电极的性能。主要工作如下:1.在镀金的玻璃碳电极(Au/GCE)上电沉积Mn O2薄膜,碱性条件下还原为Mn(OH)2,与K2Pt Cl4进行GRR,制备超薄Pt Mn-GRR/Au/GCE。Pt Mn-GRR/Au/GCE的铂利用率高、电催化氧化甲醇的性能好,碱性条件电催化氧化甲醇的电流密度高达28.7 m A/cm ~2Pt,酸性条件电催化氧化甲醇的电流密度为5.01 m A/cm ~2Pt,优于一些对照电极。2.在镀金的GCE上,分散多壁碳纳米管(MWCNTs),搅拌溶液中,通过复合电沉积制得Mn O2-MWCNTs/Au/GCE。对修饰电极进行了SEM和Raman表征,以及循环伏安法和恒电流充放电等电化学测试。Mn O2-MWCNTs/Au/GCE的超级电容行为优于Mn O2/Au/GCE。3.在镀金的玻璃碳电极(Au/GCE)上电沉积Ge薄膜,与摩尔浓度比为7:3的H2Pt Cl6与HAu Cl4贵金属盐混合液进行GRR,制备铂-金修饰电极。考察了Pt7Au3/Au/GCE在酸性条件下对甲酸的电催化氧化性能。电极的稳定性及对甲酸的催化响应均优于本体电沉积Cu-GRR和UPD Cu-GRR法所制备的电极,同时Au的加入提高了Pt修饰电极的抗毒化能力。
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