原位聚合法合成PPy/Pt及其对甲酸-甲酸盐水溶液体系的电化学催化氧化性能研究
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摘要
本文采用原位化学氧化聚合法,以过硫酸铵为氧化剂,对-甲基苯磺酸为掺杂剂,使吡咯单体直接氧化聚合,制备了聚吡咯修饰的铂电极(PPy/Pt)。实验结果表明,所合成的PPy呈珊瑚状,由直径约100nm的球形颗粒堆叠而成。材料平均电导率为39.8±1S·cm~(-1)。经PPy修饰后,Pt电极对甲酸根阴离子氧化的电化学催化性能显著提高。由于溶液中HCOO--HCOOH离子对的存在对溶液pH值的变化有缓冲作用,因此甲酸盐浓度的提高仅仅会使溶液pH略有增加。而本研究结果表明,在一定的浓度范围内,甲酸盐浓度的增加却会导致氧化电流密度的显著增大。因此我们认为,在本实验条件下,电化学氧化的主要通道为甲酸根阴离子的氧化,同时也伴随着甲酸的直接氧化和间接氧化。在0.2mol·L~(-1)硫酸和2.0mol·L~(-1)甲酸钠混合水溶液中,氧化峰电流密度可达40mA·cm~(-2)。与纯铂电极相比,循环伏安曲线的正、反扫峰的峰电流密度之比提高了19%。这说明PPy修饰Pt电极的抗羰基和类羰基物种毒化的能力有所提高。在0.2mol·L~(-1)硫酸水溶液中,PPy/Pt电化学催化作用所适宜的甲酸盐浓度范围为1.0-4.0 mol·L~(-1)。
Polypyrrole was applied to modify Pt(PPy/Pt) by in situ self-assembly method. The effect of PPy/Pt on electro-catalyzed oxidation of fomic acid-formate System was investigated. Cyclic voltammetric measurements indicated the electrocatalytic performance and the ability to resist the poisoning of CO or CO-like species were enhanced obviously through the modification. It showed that the current density of oxidation peak in sulfuric acid and sodium formate mixed solution can reach 40 mA · cm~(-2).The ratio of the forward and backward scanning peak current density was increased by 19% than the pure Pt. Under this experimental condition, the suitable electrocatalytic concentration range of sodium formate was 1.0-4.0 mol·L~(-1).
引文
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