Pd-Ag纳米线对甲酸氧化的电催化性能研究

摘要

Pt 金属由于自毒化现象和昂贵的价格使得其在燃料电池电催化剂应用上受到 很大限制。近年来，为了提高电催化性能和降低成本，人们把研究重点转向Pt、 Pd 合金为主的纳米材料上。其中，Pd 合金表现出了较好的抗毒化作用，是当前电 催化剂材料合成和设计的研究热点之一[1-4]。在本研究中。我们用简易的一步法合 成了Pd-Ag 纳米线，用各种分析手段对其结构进行了详细表征。从XRD 及元素分 布分析中，可以看到所制备的材料为合金结构。图1 给出了在0.1M HClO4 电解质 溶液中Pd-Ag 纳米线负载于玻碳电极上的循环伏安曲线。为了比较，图1 也给出了 商业催化剂Pd/C 循环伏安曲线。可以看到，所制备的Pd-Ag 纳米线表现出了显著的Pd 金属的电化学特征。在正向电位扫描过程中，从+0.4 V 开始出现Pd的氧化 电流峰，在反向电位扫描过程中，在+ 0.37 V 出现Pd 氧化物的还原电流峰。而在-0.25～0.15 V 之间有很明显的氢吸脱附电流峰。这些电化学特征表明所合成的Pd-Ag 纳米线具有良好的电化学活性。Pd-Ag 纳米线及Pd/C 对甲酸的电催化氧化 示于图2 中。可以看到，在0.1 M HClO4 + 0.5 M HCOOH 溶液中，甲酸在Pd-Ag 纳米线催化下，得到的正向氧化峰电流密度为0.92 mA/cm2,约为Pd/C 电催化剂 （0.22 mA/cm2）的4.2 倍。同时，可以看到在Pd-Ag 纳米线上，HCOOH 正向氧化 电流密度大于反向电流密度。电化学研究表明，我们所合成的Pd-Ag 纳米结构材 料表现出良好的电催化活性，为新型纳米结构电催化剂的研制提供了新的途径和思路。