论文部分内容阅读
扫描电化学显微镜(SECM)是一种具有高空间分辨率的现场电化学新技术。用扫描电化学显微镜研究惰性金属催化系列(如Pt、Ru、Rh、Ir等)，可获得一般电化学方法难以得到的重要的反应过程动力学信息。利用扫描电化学显微镜技术，可以研究金属表面及金属／溶液界面的电化学不均匀性，探明界面反应的机理及异相电子转移的动力学规律，着重探讨金属晶体的组成、结构、表面形貌、温度以及溶液pH等因素对其电催化活性的影响，以推进电化学催化向微观、深层次和表征手段协同的研究方向发展。本论文以Pt微电极为探针(工作电极1)，光亮Pt或Pt微粒修饰的玻碳(GC／聚苯胺膜(PAni)(即GC／PAni(Pt))为基底(工作电极2)，利用扫描电化学显微镜技术独有的电流反馈模式和产生-收集模式，分别在酸性和碱性体系中通过做循环伏安、逼近曲线、面扫描、计时安培等方法，研究不同条件下基底材料Pt对氢氧化反应的电催化活性。本论文的主要工作如下：1)利用扫描电化学显微镜技术特有的反馈模式，在酸性体系中通过微探针一维(Z轴)扫描逼近曲线以及“恒高度”二维(X-Y轴)面扫描曲线，扫描测量在基底电极表面不同位置上微探针的Faraday电流图象，表征基底电极表面形貌和电化学活性分布，与传统电化学方法相比，这种方法能够更直观的体现出Pt在不同电位范围内催化活性的差异。2)在碱性溶液中利用SECM的探头产生-基底收集模式对基底做面扫描，基底电流的大小反映氢氧化反应的速度，通过反应速度确定基底的电位及溶液中OH~-的浓度对Pt电极电催化活性的影响。研究表明，Pt电极对氢氧化反应的电催化活性在基底电位为-0.4V时最强；随着OH~-的浓度增大Pt电极的催化活性增强，但是当OH~-的浓度大于0.5 M时，Pt电极表面易产生氧化物从而抑制它的催化活性。3)在酸性体系中利用SECM的反馈模式研究了Pt微粒修饰的玻碳(GC)／聚苯胺膜(PAni)电极对氢氧化反应的电催化活性。通过逼近曲线的结果，可以计算出基底在不同电位时氢氧化反应的速率常数。SECM的面扫描结果也可以更直观形象反映出：在GC电极上直接沉积的Pt微粒分散性差，其电催化活性明显低于Pt微粒修饰的玻碳／聚苯胺膜电极。