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1、氢钼青铜对铂催化氧还原反应的促进作用Vo.l282007年5月高等学校化学学报CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIESNo.5918~921氢钼青铜对铂催化氧还原反应的促进作用黄幼菊,李伟善,黄青丹,李伟,张庆龙,蒋腊生(华南师范大学化学与环境学院,广州510006)摘要12采用循环伏安法在玻碳电极上和硫酸溶液中电沉积制备出铂催化剂(Pt)及铂-氢钼青铜复合催化剂(Pt-HxMoO3),用旋转圆盘电极研究并比较了它们对硫酸溶液中氧还原反应的催化活性.研究结果表明,HxMoO3能明显地提高Pt对氧还原反应的电催化
2、活性.通过对静态电极上氧还原的峰电流与扫描速度的关系以及旋转圆盘电极上氧还原电流与旋转速度的关系的分析发现,HxMoO3提高了铂电极氧还原反应电荷传递步骤的传递系数,因此加快了氧还原的动力学过程.关键词氧还原反应;催化;铂;氢钼青铜中图分类号O646文献标识码A文章编号0251-0790(2007)05-0918-04氧还原阴极(ORC)的电催化剂是燃料电池领域涉及的主要内容之一x[2)既是质子供给体又是质子接受体[3][1,2].氢钼青铜(HxMoO3,0[.研究发现,HxMoO3作为质子接受体时,能够显著地提高铂.另一方面,HxMoO3作
3、为质子供给体时,能够提高铂对氧对甲醇等小分子有机物氧化的催化作用[4~7]还原的催化作用.本文采用循环伏安法在玻碳电极上电沉积制备出Pt和P-tHxMoO3,比较了它们对氧还原反应的催化作用,探讨了HxMoO3对Pt催化氧还原反应的影响.1实验部分1.1仪器与试剂AutolabPGSTAT-30型电化学系统(EcoEchemineBV公司,荷兰),Model616型旋转圆盘电极(Pine公司,美国),圆盘电极是直径为3mm的玻碳电极.氯铂酸为光谱纯(天津科密欧化学试剂开发中心),其余试剂均为分析纯,所用溶液均用二次蒸馏水配制.1.212实验过
4、程电化学实验采用三电极体系,圆盘电极为工作电极,大面积铂电极为辅助电极,参比电极为饱和甘汞电极(SCE).用循环伏安法在玻碳圆盘电极上电沉积制备催化剂.制备前将玻碳电极进行如下处理:依次用5金相砂纸和015LmAl2O3抛光粉抛光,用二次蒸馏水冲洗,然后浸于二次蒸馏水中用超声波清洗,在015mol/LH2SO4溶液中和-012~019V范围内进行40次循环伏安扫描活化,扫描速度为50mV/s.将活化的玻碳电极分别置于5mmol/LH2PtCl6+015mol/LH2SO4和5mmol/LH2PtCl6+5mmol/LNa2MoO4+015mo
5、l/LH2SO4的溶液中,以50mV/s的扫描速度在-013~016V范围内进行20次循环伏安扫描沉积,制得Pt和P-tHxMoO3催化剂.制备前溶液均通入高纯氩气20min除去O2气后,催化剂的制备在高纯氩气气氛下进行.所有实验均在室温下进行.#2结果与讨论2.112催化剂的循环伏安表征图1是Pt和P-tHxMoO3电极在015mol/LH2SO4溶液中的循环伏安图.由静态Pt电极的循环伏安收稿日期:2006-07-201基金项目:国家自然科学基金(批准号:20573039)、科技部国际科技合作重点项目计划(批准号:2005DFA60580
6、)和广东省科技攻关项目(批准号:2005B50101003)资助.联系人简介:李伟善(1962年出生),男,博士,教授,博士生导师,从事电化学研究.E-mai:lliwsh@scnu.edu.cnNo.5黄幼菊等:氢钼青铜对铂催化氧还原反应的促进作用919曲线(图1谱线a)可看到,在-013~0V范围内有明显的氢吸附脱附峰,在0~013V之间出现双电层充电电流,013~111V之间出现Pt氧化物的生成和还原电流;图1谱线b是P-tHxMoO3催化剂的循环伏安曲线,与图1谱线a相比,除了具有Pt催化剂的特征外,在0115V左右还出现了一对氧化还
7、原峰,对应于氢钼青铜的氧化还原[3],表明铂与HxMoO3发生了共沉积.此外,比较图1谱线a和b,由氢的吸附脱附峰的面积可推知,单纯的Pt催化剂与P-tHxMoO3催化剂相比,铂的活性表面积相差不大.由此可见,HxMoO3与Pt共沉积时并没有改变铂的活性面积.HxMoO3的氧化还原反应可表示如下[3]:[HxMoO3]ad[HyMoO3]ads+(x-y)e+(x-y)H,01)Fig.1CyclicvoltammogramsofquiescentPt(a)andPt-HxMoO3(b)electrodesin015mol/LH2SO4sol
8、utionunderargonatmosphereScanrate:50mV/s.Fig.212LinearsweepingvoltammogramsofPt(a)
