阴极极化对PtRuC电极催化氧化甲醇的活性的影响.docx

阴极极化对PtRu/C电极催化氧化甲醇的活性的影响严灿，季孟波，魏子栋（重庆大学化学化工学院，重庆400044）甲醇已成为直接甲醇燃料电池的最常用燃料，但由于C（1S中毒问题大大降低了甲醇电氧化能量转化的效率，目前PtRU/C是最常用的甲醇电氧化催化剂，但是效果不理想，其催化活性有待进一步提高。目前，人们对于催化剂PtRu/C中PtRu的存在状态到底是合金还是金属单质态时对甲醇的氧化催化活性更好还没有定论。本文通过对在不同的电位下对PtRu/C进行阴极极化处理，之后用极化曲线比较其性能的优劣，结果显示，阴极极化处理过后的电极的催化性能普遍有所提高。1实验电极制作：按PtRU:C:nafion=12:18:11的质量比（其中Pt:RU=I:1）称取各种电极物质，用异丙醇分散均匀。将分散好的混合液均匀地涂在已进行了憎水处理的碳纸上，放入烘箱在145°C下烘干，电极的工作面积为1.5cm2,PtRu的担载量为1.8mg.cmo电极处理：采用三电极体系，以制备的PtRU/C电极为工作电极，Ag/AgC1为参比电极，钳丝为对电极。将电极在0.5mo1/1H2SO在不同的电位下进行恒电位阴极极化处理，电位分别为-0.1V（vs.Ag/AgCI,下同）；-0.2V；-0.3V；-0.4V；-0.5Vo选用荷兰EcoChemie公司的Auto1ab电化学综合测试仪。电极测试：本实验的测试采用三电极体系，以制备的PtRu/C电极为工作电极，Ag/AgC1电极为参比电极，钳丝为对电极。线性扫描测试和计时电流测试均选用荷兰ECOChemie公司的Auto1ab电化学综合测试仪。2.实验结果及分析2.1 电极极化前后在0.5mo1/1H2SO4中的循环伏安曲线的变化扫描速度：20mV/s图1是极化前后PtRu/C电极在0.5mo1/1H2SO中的循环伏安曲线，由氢的吸附区可以看出，极化后催化剂的活性表面增大了，这是由于极化后的催化剂表面Pt°Ru°的含图2是在不同的电位下阴极极化处理后的电极在0.02mo1/1CH3OH+0.5mo1/1H2SO1溶液中的极化曲线。实验结果显示，极化过后的电极对甲醇氧化的催化活性较没有极化的要高，其中在-0.3V下极化过后的催化剂活性最高，据文献可知，对电极进行了阴极极化处理以后，电极表面的PtRU由原来的合金态转变为金属单质态,增大了催化剂的活性面，从而对甲醇的氧化具有更高的催化活性。当极化电位低于-0.3V,电极的催化活性没有更大的提高，而与-0.3V下极化的活性差不多，推测可能是由于此时电极表面的PtRu已经完全被还原成金属态。图3是对应于各极化条件0.37V时的计时电流曲线,由图可知，-0.3V下极化处理过后的催化剂能在较长时间内保持较高的催化活性，进一步验证了前面的结论一致。表1总结了图2中0.37V下各极化条件下的电流密度的大小。图3不同电位阴极极化处理后的PtRu/C电极在0.02mo1/1CH3OH+0.5mo1/1HaSo4溶液中在0.37V下的计时电流曲线。时间：30min3.结论阴极极化可以增大PtRu/C催化剂的活性面，从而提高PtRu/C对甲醇氧化的催化活性。参考文献：1GangWu,1i1i,Bo-QingXu.E1ectrochimicaActa,50(2004):1-10.