水合肼在材料制备、金属防腐、燃料电池和分析检测等领域有着极为广泛的应用,这一定程度上推进了水合肼反应机理的探索,特别是水合肼电催化反应的研究。目前较为清晰的电催化机理的解释为强酸和强碱环境中的催化,水合肼在强酸或强碱条件下发生四电子转移,产物为氮气。不过,水合肼在非强酸、碱条件下也有大量的应用,如水合肼的电化学检测和电催化氧化等。而目前报道的中性条件下的催化机理研究较少,已有报道的催化反应过程各不相同,且相关的研究者并没有给出合理的解释,这必然会对水合肼的应用带来一定的困扰。借助铂超微电极,我们首先对水合肼的电催化机理进行了研究。由于水合肼是一个弱碱物质,在偏中性条件下电离产生两种物质,使得催化反应呈现两个稳态。不过,参与反应生成稳态电流的物质的浓度并不等于相应物质在溶液中的实际浓度,而且催化产生的两个稳态电流的大小受溶液中支持电解质影响,这一催化现象有别于强酸、碱条件下进行的反应。我们对这一现象进行了深入研究,包括支持电解质从酸性到中性再到碱性的影响,以及支持电解质浓度的影响。影响机理具体陈述为:一方面,溶液中支持电解质不足时,催化反应中总的稳态电流会受到催化产生的氢离子形成的‘H~+电场’影响;另一方面,溶液中参与催化反应形成各稳态电流的氧化还原物会受到溶液中支持电解质性质影响,硫酸钠、硫酸和氢氧化钠做支持电解质时,稳态电流主要受溶液中原有氢离子和催化产生的氢离子影响,缓冲盐做支持电解质时,稳态电流表现为受溶液氢离子吸收能力、水合肼热力学平衡和热力学反应影响。这一机理可以为水合肼做氧化还原介质的电催化反应提供有用的信息。接着,我们研究了单个铂纳米粒子对水合肼的催化。作为我们所熟知的,纳米粒子具有较大的比表面积、较高的催化活性,特别是贵金属铂制备的纳米粒子被应用于大量的催化反应。那么,单个铂纳米粒子对水合肼的催化是否具有区别于铂超微电极的优异性能引起了我们的兴趣。借助单纳米粒子碰撞模型,我们对单个铂纳米粒子催化水合肼的行为进行了研究。通过测定铂超微电极催化水合肼各稳态电位范围内铂纳米粒子对水合肼的催化,我们发现铂纳米粒子并没有表现出优于超微电极的催化性能,在超微电极发生各稳态催化电位范围内,纳米粒子催化的氧化还原介质和铂超微电极一样。不过,在实验条件下,纳米粒子对水合肼的催化没有表现出受自身催化反应产生的氢离子影响。此外,这一方法还可以用于不同晶型和不同组成的单纳米粒子的催化性能探究,将纳米粒子的催化研究深入到单粒子领域。