纳米电催化材料分析进展

《纳米电催化材料分析进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、纳米电催化材料的研究进展化学化工学院11(1)班黄聪慧11231103摘要:介绍了纳米电催化材料的分类、制备方法、性质•初步介绍纳米电催化材料的电催化活性与纳米颗粒尺寸的降低之间存在的特殊规律以及纳米电催化材料上的异常红外效应【1】。对今后纳米电催化材的研究方向进行了展望。关键词:纳米材料;电催化；电催化剂1引言随着人们环保意识的增强，电催化作为一种洁净的催化过程越来越受到重视,被广泛应用于有机电合成、燃料电池等领域.为节能降耗或提高燃料电池的转化效率，开发硏制新型的高效电催化材料成为电催化应用研究中的核心技术【2】。纳米材料引入电催化研

2、究中，给新型电催化材料的开发注入了新的活力。本文将着重介绍近几年來人们对纳米电催化材料的研究成果。2纳米电催化材料的分类种类举例纳米Au(3〜5nm)金属Pt(2〜20nm)纳WO.013Rul.27Se(1.2〜2nm)米Pt-Pb~Sb(10nm)Co-Mo(20~100nm)合Pt-M(30^100nm)M=Co,Cr,Ni金Ni-Mo(1.7nm)纳米Ti2RuFe(6〜100nm)氧化物氧化铁(4.2nm)纳Au/有机物(2〜5nm)米Pt(或Pt/Ru)/碳纳米管(2〜7nm)复Au+Fe203(Au3.2nm,Fe20320

3、〜50nm合酶/Au(50nm)DNA/Au(20nm)料[Fe(bpy)3]2+/沸石(0.74nm)3纳米电催化材料的制备方法3.1还原法以金屈的化合物为原料，在一定介质和还原剂存在条件下，进行水解还原反应,得到纳米金属的方法称为还原法。通过控制温度、搅拌条件、pH值以及述原剂的种类可得到3〜20rnn范围的纳米颗粒【3】。3.2高能球磨法按特定的比例将几种金属混合后，置于球磨机中，在氮气氛围下，依靠钢球的挤压碰撞，混合金屈出现大量的结构缺陷，促进了元素间的扩散，使混合组分发生固态反应，同时晶格力的破坏导致碎片的生成，最终形成纳米合金

4、。随球磨时间的不同可得到4〜30nm范围的纳米晶体【4】。3.3化学沉淀法将几种不同金属的拨基化合物按一定比例加入到特定的有机溶剂屮，在搅拌和特定条件下，形成合金的沉淀物，再经洗涤，干燥得到纳米合金•变换溶剂可得到1.2〜100nm的纳米晶体【5】。3.4电沉积法这是在基体电极上直接合成纳米材料的一种方法.先将基体电极置于金属盐溶液屮，然后利用电化学手段如恒电位、恒电流或电位扫描等方法，控制一定电流密度、电位或电位扫描范围及反应时间，最终制得纳米材料。依反应条件不同可得到1〜10run范围的纳米材料【6】。3.5两相法借助相转移剂的作用将

5、水溶液中的金属化合物转移到有机溶剂中，在有机相屮，化合物被还原，金属成核沉淀的同时被有机溶剂屮另一有机物所包裹形成复合纳米材料•控制反应条件,可调节颗粒尺寸在1~3nm[7]o3.6温度诱导法将3.5节中制得的小颗粒的纳米复合物溶于有机溶剂或熔融盐中，然后加热到某一固定温度，得到较大颗粒的方法称为温度诱导法，与两相法相配合，可得到4〜6nm的纳米复合材料。最后，需要指出的是，以上各方法得到的纳米电催化材料一般需要通过涂抹等手段附着于电极上，构成电极后才能应用于电催化反应中，发挥纳米电催化材料的电催化作用【8】。4纳米电催化材料的性质4.1

6、改善的电催化性能与非纳米材料相比，使用纳米电催化材料，可大大降低过电位，即阳极氧化起始电位负移，阴极还原电位正移；同时，峰电流显著增大，说明纳米电极的电催化材料具有改善的电催化性能【9】。典型的结果列于表2中。纳米电催化材料反应电催化性能Ni-Mo合金Fe203+AuPt-Pb-SbAuTi02氢析出CH30H氧化草酸还原CO氧化草酸还原过电位降低255mV,交换电流密度增大6倍阳极氧化电位负移200mV起始还原电位正移大约600mV过电位降低180mV起始还原电位正移大约600mV4.2对蛋白分子电子传递反应的促进作用纳米尺寸的颗粒对蛋

7、白质分子具有较好的生理相容性，即吸附于金属颗粒表面的蛋白分子能较好保持白身的生理活性【10】。利用这一性质将蛋白质分子吸附于纳米颗粒上，制得复合纳米材料，涂抹于电极上可得到生物传感器。细胞色素C是一种含血红色素的金属蛋白分子，洪广言研究发现修饰在金电极上的Ce02纳米品对细胞色素C电子传递反应具有促进作用，并认为附着到金电极表面的CeO2纳米晶会在电极表面形成许多电化学活性点，构成电极与细胞色素之间的电子传递通道，因而产牛促进效应【11】。酶作为一种生物催化剂，也是蛋白质。研究发现，将酶吸附于纳米颗粒上，不仅酶的生理活性能保持不变，而且它

8、的催化活性能得到显著提高TANGFangqioq等人研究了纳米颗粒对葡萄糖酶电催化活性的促进作用，发现催化电流能提高10倍多【12】。他们认为金纳米颗粒能附着在葡萄糖酶的氧化还原中心(FAD/