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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)MarchActaPhys.鄄Chim.Sin.,2007,23(3)：389-393389[Article]www.whxb.pku.edu.cnPtRu合金薄膜结构及其催化性能1,鄢21杨喜昆李衡根华(1昆明理工大学分析测试研究中心,昆明650091;2昆明贵金属研究所,昆明650221)摘要：采用离子束溅射技术(IBS)在碳纤维布基底上制备PtRu/C合金薄膜作为燃料电池电极催化材料.应用XPS、XRD、GIXD、AFM等分析手段研究了PtRu薄膜表面的成分、化学状态、表面形貌以及PtRu薄膜的表层、次表层和体相的结构.结果表明,在双束
2、离子沉积过程中,由于溅射产生的Pt+和Ru+之间的相互作用,使薄膜表面的化学状态和薄膜表层(15-40nm范围内)结构发生了变化,并影响PtRu薄膜的催化性能.当xPt/xRu=0.64时,PtRu薄膜出现Ru固溶体在表层富集,并在表层诱发形成Pt39Ru61非晶相.关键词：离子束溅射;PtRu合金薄膜;表层结构;择优取向;催化活性中图分类号：O646;O484StructureandCatalyticPropertiesofPtRuAlloyThin鄄film1,鄢21YANGXi鄄KunLIYangHENGGen鄄Hua(1ResearchCenterforAnalysisandMea
3、surement,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650091,P.R.China;2KunmingInstituteofPreciousMetals,Kunming650221,P.R.China)Abstract：APtRualloythin鄄filmusedforcatalyticelectrodesoffuelcellswasfabricatedbyionbeamsputtering(IBS).Thestructure,surfacelayerstructure,chemicalcomposition,surfacech
4、emicalstate,andmorphologyofthePtRualloythin鄄filmwerecharacterizedusingX鄄raydiffraction(XRD),grazingincidenceX鄄raydiffraction(GIXD),X鄄rayphotoelectronspectroscopy(XPS),andatomicforcemicroscopy(AFM).Itwasshownthatthesurfacechemicalstateandstructureinthetoplayer(from15-40nm)ofPtRualloythin鄄filmwerech
5、angedduetothestronginteractionbetweenPt+andRu+duringtheionbeamsputteringdepositionprocess,whichalsoaffectedthecatalyticactivityofthePtRualloythin鄄film.Inparticular,whentheatomicratioofxPt/xRuwas0.64,enrichmentoftheRusolidsolutionandamorphousphasePt39Ru61wereobservedonthesurfacelayerofPtRualloythin
6、鄄film.KeyWords：Ionbeamsputtering;PtRualloythin鄄film;Surfacelayerstructure;Preferredorientation;Catalyticactivity[9-11]近年来,PtRu合金薄膜作为燃料电池的高效催化学组成、结构及粒度分布有关.己有的实验研化电极,受到了高度的重视,为得到高性能的电极催究多侧重于PtRu合金薄膜的工艺过程、电极催化性[1-6]化材料,各国科学家做了大量的研究工作.研究表能以及Ru提高合金薄膜性能的作用.而对PtRu合明,应用离子束溅射沉积技术(IBS)在碳纤维布基底金薄膜表面化学状态及表层结构
7、的变化作过仔细研上制备PtRu/C合金薄膜催化材料,具有Pt载量小、究的报道不多,这一点却是影响PtRu薄膜催化性能粒子团簇直径为纳米级、粒子分散性好、比表面积大的物理基础.本文重点是应用XPS、XRD、GIXD、等优点,其催化活性和稳定性比纯Pt及其它Pt合AFM等分析手段,研究PtRu合金薄膜表面化学状[7,8]金催化材料好.PtRu薄膜的催化活性与其表面的态和表层结构的变化对催化性能的影响.Received:Jul
