铜基复合电极制备及其电催化性能的研究

发布时间：2017-11-17 17:03

  本文关键词：铜基复合电极制备及其电催化性能的研究

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【摘要】：铜在自然界中分布较广,且对许多反应均具有催化活性。本文主要通过电化学方法制备得到两种铜复合电极,并探讨复合电极在甲醇燃料电池、非酶葡萄糖传感器和乙醇燃料电池领域中的应用。直接甲醇燃料电池和直接乙醇燃料电池具有燃料来源丰富、易于携带存贮和功率密度高等优点,在低温燃料电池方向具有很好的应用前景。目前燃料电池中使用的阳极催化剂主要还是铂催化剂。铂比其他金属具有更高的催化活性,在燃料电池中具有良好的耐腐蚀性,但其价格昂贵,资源稀少。因此,为了降低燃料电池成本,我们有必要开发用量少、活性高的新型电催化剂。葡萄糖含量的检测在医疗诊断、食品工业和生物技术等领域有着十分重要的应用,而葡萄糖氧化酶的热不稳定和化学不稳定限制了酶生物传感器在葡萄糖连续检测中的应用。而非酶葡萄糖传感器相对较稳定,不易受到干扰,已引起越来越多的科研工作者的关注。因此,制备具有响应迅速、灵敏度高、检测限低、稳定性好和成本低的非酶葡萄糖传感器具有重要意义。本论文从催化剂复合结构和载体材料等方面出发研究希望提高催化剂的催化活性、抗中毒能力和稳定性,制备合成了Cu/聚2-氨基-5巯基-1,3,4-噻二唑(Cu/PAMT)和Pt-Cu,研究催化剂对甲醇氧化、葡萄糖氧化或乙醇氧化的催化性能,主要包括以下三个部分：(1)采用循环伏安法在碳糊电极表面修饰一层导电聚合膜PAMT后,再在析氢电势下恒电势沉积一层具有较多活性位点的纳米铜,并通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对Cu/PAMT/sCPE的表面形貌和晶型进行了表征。在碱性介质中,通过循环伏安法、交流阻抗和计时电流法研究制备得到的Cu/PAMT/sCPE对甲醇氧化的电催化活性及稳定性。结果表明,与Cu/sCPE相比,Cu/PAMT/sCPE对甲醇具有更高的催化活性和稳定性。(2)将上述复合电极用作葡萄糖传感器,在碱性介质中,通过循环伏安法、微分脉冲伏安法和计时电流法研究Cu/PAMT/sCPE对葡萄糖氧化的电催化性能。通过与Cu/sCPE的对比,Cu/PAMT/sCPE对葡萄糖氧化具有更高的灵敏度、较宽的检测范围和相对较低的检测限。(3)采用恒电势法在碳糊电极表面沉积一层具有较多活性位点的纳米铜,再在纳米铜表面恒电势沉积一层铂,利用具有较多活性位点的铜来分散沉积铂得到Pt-Cu。通过扫描电子显微镜对Pt-Cu/sCPE的表面形貌进行了表征,得到的铂的颗粒尺寸大大降低,大大增大了单位质量铂的比表面积,提高了该催化剂电催化乙醇氧化的催化活性。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O646.54;TM911.4;TP212

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本文编号：1196715