Co和CoFe合金納米粒子的電化學形貌控制合成、結構表征與性能.pdf

1、納米粒子的形貌與尺寸均對其物理、化學性質有著重大的影響,因此如何在納米粒子的制備中控制其形貌成為研究的前沿。Co及CoFe合金的納米材料在信息存儲、催化、射頻技術等領域具有廣闊的應用前景,對Co及CoFe合金的納米材料進行形貌控制合成也倍受關注。電化學沉積技術具有操作簡單、反應易控等優(yōu)點,在納米粒子的合成中占有重要地位。
　　 本論文采用電化學的方法,以玻碳電極為基底,成功地進行了Co及CoFe合金納米粒子的形貌控制合成。將制備

2、的Co及CoFe合金納米材料應用于亞硝酸鹽的還原和氧還原,表現(xiàn)出較好的催化性能。本論文取得的主要研究結果如下:
　　 (1)在玻碳電極表面成功地制備出具有六棱臺、二十面體、凹二十面體結構,以及兩個六邊形納米片組成的夾心結構的鈷納米粒子,并對其進行了SEM,TEM,SAED,EDS表征。
　　 (2)分別研究了實驗體系的溫度,電解液的pH和電解液中陰離子吸附等對凹二十面體這種特定形貌的鈷納米粒子形成的影響。結果表明,實驗溫

3、度和溶液pH值對粒子的形成影響很大,每升高10℃相當于電位負移25 mV;溶液pH最佳值為4.9,太低或者太高均不利于鈷納米粒子的形成,溶液中陰離子吸附對鈷納米粒子凹陷的產(chǎn)生影響不大。
　　 (3)不同形貌的鈷納米材料對亞硝酸鹽還原的電催化性能研究表明,鈷納米材料較之玻碳和本體鈷電極均具有更好的催化性能,其中凹二十面體結構的鈷納米材料較之本體鈷電極,起始還原電位提前130 mV,峰電流密度是本體鈷電極的4.15倍。
　　

4、 (4)制備出CoFe合金納米粒子,XRD、SEM和TEM表征結果表明,原子比約為1:1時,形貌為立方體,分布較為均一,平均粒徑約67 nm;選區(qū)電子衍射呈規(guī)則的點陣結構,表明所制備的CoFe立方體納米粒子為單晶,屬體心立方晶型,晶格條紋間距為0.201 nm,對應CoFe合金的(110)晶面。隨著Co含量的增加,粒子中立方體的比例逐漸降低。
　　 (5)在對亞硝酸鹽的電催化還原過程中,立方體CoFe合金納米粒子的起始還原電位比

5、Fe立方體納米催化劑提前100 mV;峰電位提前120 mV。恒定電位-1.15 V,反應600 s時,其穩(wěn)態(tài)還原電流密度是Fe立方體納米催化劑的4.7倍;電催化活性的順序為:立方體CoFe＞CoFe3≈Co3Fe＞凹立方體CoFe
　　 (6)在對氧還原過程中,CoFe/GC催化劑表現(xiàn)出良好的氧還原性能:其半波電位為-0.34V,比GC提前了20mV;當轉速為1600 r/min時,峰電流(ip)為-3.01 mA/cm2,是