金鉑合金納米枝晶的交流電沉積機(jī)理及其在甲酸催化氧化中的應(yīng)用.pdf

1、貴金屬納米材料因其催化性能優(yōu)越而備受關(guān)注，如Pt因具有良好的化學(xué)惰性、催化性能和熱電性質(zhì)而廣泛用于各種催化應(yīng)用中。然而，單金屬Pt在催化應(yīng)用中較容易失活或毒化。而當(dāng)兩種金屬形成合金時(shí)則由于能產(chǎn)生電子效應(yīng)、集合效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)而可以有效提高其相應(yīng)單金屬的活性、選擇性及穩(wěn)定性。研究表明當(dāng)Au與Pt形成合金時(shí)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(guān)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(lǐng)域較受關(guān)注。在眾

2、多制備枝晶的方法中，交流電沉積法頗具優(yōu)勢(shì)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(shí)驗(yàn)條件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)合金形貌、尺寸及成分的控制，而對(duì)合金的生長(zhǎng)控制特別是相結(jié)構(gòu)控制機(jī)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(xué)測(cè)量等方法研究了合金生長(zhǎng)的影響因素。在此基礎(chǔ)上提出了一個(gè)新的合金生長(zhǎng)控制機(jī)理，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)其催化機(jī)理和性能進(jìn)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(huì)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(zhǎng)控制機(jī)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(zhǎng)形成，其主分枝沿<111>晶向生長(zhǎng)，亞分枝和主干則沿<200>晶向生長(zhǎng)。降低電壓或者頻率有利于得到沿<111>晶向生長(zhǎng)的一維納米線，增大電壓或者頻率會(huì)使成核速率增大，從而使沿<200>晶向生長(zhǎng)的速率增大，有利于得到三維的納米枝晶。
　　(3)合金對(duì)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