Cu欠电位沉积法制备高效Pt/碳布析氢电极
发布时间：2020-12-30 08:44
以阳极氧化处理的碳布（ACC）为导电基体,利用Cu的欠电位沉积（UPD）和Cu与Pt金属前驱体之间的置换反应制备了Pt/碳布（Pt/ACC）电极材料,对其微观结构进行了表征并考察了其电催化分解水制氢性能。结果表明,通过控制Cu的沉积电位可以有效地控制Pt的负载量和其在ACC表面的分散状态。随着沉积电位在0.320.15 V vs.RHE变化,Pt/ACC电极材料中Pt的负载量呈线性增加;在0.5 mol/L H2SO4溶液中的产氢反应结果表明,随着Pt负载量的增加,析氢起始电位逐渐降低,当沉积电位为0.15 V vs.RHE时,Pt在ACC表面的负载量为588μg/cm2,所得Pt/ACC电极材料起始电位为-0.05 V vs.RHE,且达到10 m A/cm2电流密度所需的过电位仅为56 m V,Tafel斜率为34.2 m V/dec,电极的催化产氢活性与块体Pt箔相近。
【文章来源】：精细化工. 2016年11期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Cu的欠电位沉积(UPD)制备Pt/ACC材料示意图
?ü?骺氐缥坏鹘贑u的沉积量和后续Pt的负载量提供了有利条件。在得到Cu/ACC材料后，通过负载的Cu与PtCl62－之间的置换反应，得到了Pt/ACC电极材料。为了防止Cu的本体沉积导致Pt的过度负载而团聚，在随后的实验中作者选择0.10～0.32Vvs．ＲHE作为Cu沉积的电位范围，并考察了沉积电位对Pt/ACC电极析氢性能的影响。2.2Pt/ACC析氢电极的微观结构图2为PCC、ACC和Pt/ACC材料的SEM图。dg500nm2滋m500nmbcehi500nm500nm2滋m1滋m2滋máááááèéáèéèa图2PCC(a)、ACC(b)、Cu沉积电位为0.32Vvs．ＲHE下制备的Pt/ACC(c，d)和0.15Vvs．ＲHE下制备的Pt/ACC反应前(e，f)、后(h，i)的SEM图Fig．2SEMimagesofPCC(a)，ACC(b)，Pt/ACCpreparedat0.32Vvs．ＲHE(c，d)，andPt/ACCpreparedat0.15Vvs．ＲHEbefore(e，f)andafter(h，i)hydrogenevolutionreaction第11期王芳，等:Cu欠电位沉积法制备高效Pt/碳布析氢电极·1229·
致后续置换得到的Pt粒径极校图2e、g为在Cu沉积电位为0.15Vvs．ＲHE制备得到的Pt/ACC材料的SEM照片，可以看出，在较大的驱动力下，Pt的负载量明显增加，颗粒均匀分散于ACC的表面，Pt的平均粒径在50～70nm(图2f)。结果表明，在较低的电位下，Cu的沉积速率加快，导致Cu在ACC表面的沉积量增加，使后续Cu与PtCl62－之间的置换速率加快，从而使Pt在ACC表面的负载量增加。此结果也说明，可以通过调控Cu的欠电位沉积，从而进一步有效控制Pt的负载状态和负载量。利用XＲF对Pt/ACC样品中Pt的负载量进行了测试，结果如图3a所示。可以看出，Pt/ACC中Pt的负载量随着Cu欠电位沉积电位向较低的方向移动而线性增加，这与SEM的结果一致。当Cu的沉积电位为0.15Vvs．ＲHE时，Pt在ACC表面的负载量为588μg/cm2。对PCC、ACC和不同电位Cu欠电位沉积得到的Pt/ACC电极材料进行了XＲD测试，结果如图3b所示。结果表明，与PCC类似，ACC在25.88°和43.47°处出现对应于石墨化碳(002)和(004)晶面的衍射峰且峰的位置未发生明显位移，说明阳极氧化处理不会破坏碳纤维的整体结构。不同电位下制备的Pt/ACC的谱图中没有出现对应于Pt的衍射峰，这说明在较高的电位下(0.32Vvs．ＲHE)，Pt的负载量较低(见图3a)，而在较低的电位下(0.15Vvs．ＲHE)，Pt的负载量增加，为588μg/cm2，但Pt仍高度分散于ACC表面。另外，在更低的Cu沉积电位(－0.1Vvs．ＲHE)下制备了Pt/ACC样品，XＲD测试结果表明，由于Pt含量的增加，XＲD谱图中出现了对应于Pt(111)和(200)的衍射峰。此结果说明，采用Cu的欠电位沉积和金属置换反应可以有效地将Pt负载于ACC的表面，而在沉积电位较高时XＲD中未观察到Pt的衍射峰，这与Pt的含量较低有关。此结果进一步说明，利用Cu的欠电
本文编号：2947353
【文章来源】：精细化工. 2016年11期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Cu的欠电位沉积(UPD)制备Pt/ACC材料示意图
?ü?骺氐缥坏鹘贑u的沉积量和后续Pt的负载量提供了有利条件。在得到Cu/ACC材料后，通过负载的Cu与PtCl62－之间的置换反应，得到了Pt/ACC电极材料。为了防止Cu的本体沉积导致Pt的过度负载而团聚，在随后的实验中作者选择0.10～0.32Vvs．ＲHE作为Cu沉积的电位范围，并考察了沉积电位对Pt/ACC电极析氢性能的影响。2.2Pt/ACC析氢电极的微观结构图2为PCC、ACC和Pt/ACC材料的SEM图。dg500nm2滋m500nmbcehi500nm500nm2滋m1滋m2滋máááááèéáèéèa图2PCC(a)、ACC(b)、Cu沉积电位为0.32Vvs．ＲHE下制备的Pt/ACC(c，d)和0.15Vvs．ＲHE下制备的Pt/ACC反应前(e，f)、后(h，i)的SEM图Fig．2SEMimagesofPCC(a)，ACC(b)，Pt/ACCpreparedat0.32Vvs．ＲHE(c，d)，andPt/ACCpreparedat0.15Vvs．ＲHEbefore(e，f)andafter(h，i)hydrogenevolutionreaction第11期王芳，等:Cu欠电位沉积法制备高效Pt/碳布析氢电极·1229·
致后续置换得到的Pt粒径极校图2e、g为在Cu沉积电位为0.15Vvs．ＲHE制备得到的Pt/ACC材料的SEM照片，可以看出，在较大的驱动力下，Pt的负载量明显增加，颗粒均匀分散于ACC的表面，Pt的平均粒径在50～70nm(图2f)。结果表明，在较低的电位下，Cu的沉积速率加快，导致Cu在ACC表面的沉积量增加，使后续Cu与PtCl62－之间的置换速率加快，从而使Pt在ACC表面的负载量增加。此结果也说明，可以通过调控Cu的欠电位沉积，从而进一步有效控制Pt的负载状态和负载量。利用XＲF对Pt/ACC样品中Pt的负载量进行了测试，结果如图3a所示。可以看出，Pt/ACC中Pt的负载量随着Cu欠电位沉积电位向较低的方向移动而线性增加，这与SEM的结果一致。当Cu的沉积电位为0.15Vvs．ＲHE时，Pt在ACC表面的负载量为588μg/cm2。对PCC、ACC和不同电位Cu欠电位沉积得到的Pt/ACC电极材料进行了XＲD测试，结果如图3b所示。结果表明，与PCC类似，ACC在25.88°和43.47°处出现对应于石墨化碳(002)和(004)晶面的衍射峰且峰的位置未发生明显位移，说明阳极氧化处理不会破坏碳纤维的整体结构。不同电位下制备的Pt/ACC的谱图中没有出现对应于Pt的衍射峰，这说明在较高的电位下(0.32Vvs．ＲHE)，Pt的负载量较低(见图3a)，而在较低的电位下(0.15Vvs．ＲHE)，Pt的负载量增加，为588μg/cm2，但Pt仍高度分散于ACC表面。另外，在更低的Cu沉积电位(－0.1Vvs．ＲHE)下制备了Pt/ACC样品，XＲD测试结果表明，由于Pt含量的增加，XＲD谱图中出现了对应于Pt(111)和(200)的衍射峰。此结果说明，采用Cu的欠电位沉积和金属置换反应可以有效地将Pt负载于ACC的表面，而在沉积电位较高时XＲD中未观察到Pt的衍射峰，这与Pt的含量较低有关。此结果进一步说明，利用Cu的欠电
本文编号：2947353
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