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《銀納米線的制備及電催化還原氧性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、銀納米線的制備及電催化還原氧性能研究摘要:分別以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP),乙二醇作為軟模板和還原劑,采用不同晶種(AgClAg)快速合成了銀、納米線.通過SEM和TEM表征,證明合成銀納米線材料形貌均一,顆粒含量很少.并且發(fā)現(xiàn)以AgCl為晶種合成的銀納米線長徑比為200左右(SNWH),而以Ag為晶種合成的長徑比為30左右(SNWL).以銀納米線作為電催化氧氣還原反應(yīng)(ORR)的催化劑.通過循環(huán)伏安法測定,發(fā)現(xiàn)銀納米線對氧還原具有顯著的活性,反應(yīng)起始還原電壓為-0.17V左右,還原峰電壓為-0.45V左右,并且反應(yīng)受O2擴散的控制.研究表明兩種長徑比的銀納米線均對醇類有一定的抵抗力.如對
2、于SNWH,當甲醇含量為2.0mol/L或乙醇含量為0.5mol/L時,電催化ORR仍具有較高的活性.比較不同的醇類對于銀納米線電催化ORR,發(fā)現(xiàn)醇類對反應(yīng)的影響的順序如下:甲醇<乙醇<異丙醇.關(guān)鍵詞:銀納米線;長徑比;氧氣還原;抗醇[17]無論是氫氧燃料電池還是醇類燃料電池的陰極相比Pt/C催化劑具有很強的抗醇性能.反應(yīng)均為氧氣還原反應(yīng)(ORR).ORR是一個多電子的復雜反應(yīng).目前Pt基催化劑(如PtV,PtCo,PtFePtNi等)被認為是電催化ORR反應(yīng)最好的,[1]催化劑.但是由于Pt的價格昂貴,如何降低催化[2-3]劑中Pt的含量,提高Pt的利用率,和以其他較為廉價的材料代
3、替Pt開發(fā)非Pt基的催化劑成為[4-9]研究的熱點.在酸性介質(zhì)中,一些非Pt材料沒有活性或者活性很小,但其在堿性電解質(zhì)中卻可以[10]催化氧氣還原反應(yīng).另外由于在甲醇或乙醇等醇類燃料電池中,甲醇或乙醇會不可避免的滲入到陰極區(qū)域,而Pt在催化氧氣還原和催化醇類反應(yīng)時,沒有選擇性.這樣就會影響Pt基催化劑電催化氧氣還原的活性.因此,醇類燃料電池中的具有抗醇性能的陰極催化劑的研究極為重要.目前研究的具有抗醇能力的陰極催化劑有RuSex,Co3S4,PtBi,金屬卟啉配合物2[11-16]等等.Ag作為一種廉價以及對氧氣還原反應(yīng)的較高活性,有很好的應(yīng)用潛力,所以Ag基催化[17-18]劑的研究在近年
4、來受到了一定的重視.2004年,L.Demarconnay等人將Ag/C用于氧氣還原反應(yīng),發(fā)現(xiàn)Ag/C具有電催化氧氣還原的活性,同時目前,關(guān)于納米粒子的形貌對氧氣還原反應(yīng)的[1920],影響的研究還比較少,對銀納米粒子形貌方面的則更少.本文研究了銀納米線在燃料電池的陰極和陽極上的催化性能.發(fā)現(xiàn)銀納米線在堿性條件下沒有電催化氧化甲醇的能力,但是具有電催化還原氧氣的能力,說明銀納米線對于氧氣還原與甲醇氧化反應(yīng)具有選擇性,具有抗醇性能.并且比較了不同長徑比的銀納米線的催化活性以及對于甲醇、乙醇、異丙醇等醇類的抵抗能力.1實驗部分高長徑比的銀納米線(SNWH)利用下述方法制備.配制10mL濃度為0
5、36mol/LPVP的乙二醇.(EG)溶液,于圓底燒瓶中加熱至170,回流1h,溶液由無色漸漸變?yōu)樽厣?然后加入10L,01mol/LNaCl的EG溶液,回流5min接著加入濃..度為006mol/L的AgNO3的EG溶液10L,回流5.min得到AgCl的晶種.而后勻速滴加10mL濃度為,006mol/LAgNO3的EG溶液,5~7min內(nèi)滴加完..在170下,繼續(xù)回流15min溶液顏色先是加深,,逐漸變成深棕色,然后變?yōu)榛野咨?整個反應(yīng)過程劇烈攪拌,而后靜置過夜,將上層EG懸濁液到出,得到瓶底的灰白色沉淀,加入無水乙醇洗滌,將沉淀分散到無水乙醇當中.在2000rp離心分離15minm,沉
6、淀再用無水乙醇洗滌,如此反復洗滌離心3次,將包裹在銀納米線表面的殘留PVP洗去,最后將得到的銀納米線分散到無水乙醇中.低長徑比的銀納米線(SL)的制備與SNWH的制備方法相似,只是NW省略添加NaCl的EG溶液和回流步驟.銀納米線的表征掃描電子顯微鏡表征(SEM)采用JS-6701F冷場發(fā)射型掃描電鏡(日本電子M株式會社),加速電壓分別為5kV.透射電子顯微鏡表征(TEM)和電子衍射表征采用JEOL-1200EX顯微鏡(日本電子光學公司),加速電壓為80kV.在D/maxRB型X射線衍射儀(Philips)上測定催化劑XRD譜圖,采用CuK射線(0.15418nm),管壓為50k電流為60m
7、A,掃描速度05/min,2V,.為30~80.UVvis光譜測試采用HP8453型UVvis分光光度計(HP).將直徑為3mm的玻碳電極(GC),按先后順序在直徑是03005m的氧化鋁顆粒漿中打磨,.,.使電極表面清潔、光滑.然后將上述制得的兩種銀納米線烘干.準確稱取兩種銀納米線SNMH和SNWL各4mg用超聲波使其分別分散在10mL,,質(zhì)量濃度為02的Nafion水溶液中,配制成濃度.%是0.4mg/m
