首頁 物理化學實驗

.6載體電催化劑的製備、表征與反應性能

一、實驗目的

(1) 學習電催化劑的製備方法。

(2) 初步掌握電催化劑的表征及電催化反應性能研究。

二、實驗原理

電催化研究在電化學能量產生和轉換、電解和電合成等工業部門得到大量的實際應用。自20世紀60年代以來,對有機小分子的電催化氧化研究一直非常活躍。研究表明,有機小分子解離吸附及其產物的氧化過程是一個對電極表麵結構極其敏感的過程。在碳或氧化物為載體的表麵沉積催化物質可顯著提高電催化劑利用率,降低成本。鉑具有較高的催化活性,因此對載體上沉積鉑從而製備實用型催化劑的研究一直受到重視。有機小分子氧化不僅可作為直接燃料電池的陽極反應,而且在電催化機理研究中也占有非常重要的位置。電催化反應和異相化學催化不僅存在相似之處,還具有電催化自身的重要特性,最突出的表現為反應速率受電位的影響。由於電極/溶液界麵上的電位可在較大範圍內隨意地變化,從而能夠方便、有效地控製反應速率和反應選擇性。典型的電催化反應有析氫反應、有機物分子的電氧化反應等。

電極材料及其表麵性質主要決定了電極反應速率與機理。因此,討論如何尋找合適的催化劑和反應條件以便減少過電位引起的能量損失和改善電極反應的選擇性是一個很值得研究的問題。大量事實證明,電極材料對反應速率有明顯的影響,反應選擇性不但取決於反應中間物的本質及其穩定性,而且取決於電極界麵上進行的各個連續步驟的相對速率。電催化活性取決於催化劑本身的化學組成和顆粒尺寸及形狀。催化劑微觀結構對不同反應的影響也不盡相同。有些反應被稱為結構敏感的反應,有些被稱為結構不明顯的反應。此外,電極經過修飾可達到調節電催化活性和選擇性的目的。本實驗采用恒電流和循環伏安法在玻碳表麵沉積金屬膜,再通過金屬離子的修飾研製高性能載體電催化劑,從而進一步研究其對有機小分子的電催化氧化的性質。