铂纳米空球的制备及其对甲醇氧化的电催化性能

饶贵仕 ,  程美琴 ,  钟艳 ,  邓小聪 ,  易飞 ,  陈治仁 ,  钟起玲 ,  范凤茹 ,  任斌 ,  田中群

引用本文: 饶贵仕, 程美琴, 钟艳, 邓小聪, 易飞, 陈治仁, 钟起玲, 范凤茹, 任斌, 田中群. 铂纳米空球的制备及其对甲醇氧化的电催化性能[J]. 物理化学学报, 2011, 27(10): 2373-2378. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111008 shu
Citation:  RAO Gui-Shi, CHENG Mei-Qin, ZHONG Yan, DENG Xiao-Cong, YI Fei, CHEN Zhi-Ren, ZHONG Qi-Ling, FAN Feng-Ru, REN Bin, TIAN Zhong-Qun. Preparation of High Catalytic Platinum Hollow Nanospheres and Their Electrocatalytic Performance for Methanol Oxidation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(10): 2373-2378. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111008 shu

铂纳米空球的制备及其对甲醇氧化的电催化性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20663002) (20663002)

    厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室基金(200511) (200511)

    江西省自然科学基金(0620025)资助项目 (0620025)

摘要: 以粒径为100 nm的硒球作模板, 在室温下批量合成了粒径约110 nm、壳厚约5 nm的铂空球. 采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)、能量色散X射线谱(EDX)等检测技术表征了其形貌与结构; 以甲醇为探针分子研究了铂纳米空球修饰玻碳电极对甲醇电氧化的催化性能. 结果表明, 由铂原子簇团构筑的多孔铂空球粒径均匀、分散性好、结构稳定、比表面积大、传质性能好, 是甲醇氧化的理想催化材料. 循环伏安(CV)结果表明: 当甲醇氧化的电流密度为0.10 mA·cm-2, 正扫时, 铂纳米空球的氧化电位与实心铂纳米粒子及铂黑相比, 分别负移了约110 和64mV; 负扫时, 前者比后两者分别负移了约51 与13 mV. 经800 圈循环伏安扫描后, 正扫时, 甲醇在铂纳米空球上氧化峰的电流密度为实心铂纳米粒子及铂黑上的13和15倍; 负扫时, 前者为后两者的19和38倍. 表明铂纳米空球对甲醇氧化具有较好的催化活性和稳定性.

English

    1. [1]

      (1) Kuver, A.;Wielstih,W. J. Power Sources 1998, 74, 211.  (1) Kuver, A.;Wielstih,W. J. Power Sources 1998, 74, 211.  

    2. [2]

      (2) Arico, A. S.; Srinivasan, S.; Antonucci, V. Fuel Cells 2001, 1, 133.  (2) Arico, A. S.; Srinivasan, S.; Antonucci, V. Fuel Cells 2001, 1, 133.  

    3. [3]

      (3) Hogarth, M. P.; Ralph, T. R. Platinum Metals Rev. 2002, 46, 146.(3) Hogarth, M. P.; Ralph, T. R. Platinum Metals Rev. 2002, 46, 146.

    4. [4]

      (4) Ren, X.; Zelenay, P.; Thomas, S.; Davey, J.; ttesfeld, S. J. Power Sources 2000, 86, 111.  (4) Ren, X.; Zelenay, P.; Thomas, S.; Davey, J.; ttesfeld, S. J. Power Sources 2000, 86, 111.  

    5. [5]

      (5) Witham, C. K.; Chun,W.; Valdez, T. I.; Narayanan, S. R. Electrochem. Solid State Lett. 2000, 3, 497.(5) Witham, C. K.; Chun,W.; Valdez, T. I.; Narayanan, S. R. Electrochem. Solid State Lett. 2000, 3, 497.

    6. [6]

      (6) Reddington, E.; Sapienza, A.; Gurau, B.; Viswanathan, R.; Sarangapani, S.; Smotkin, E. S.; Mallouk, T. E. Science 1998, 280, 1735.  (6) Reddington, E.; Sapienza, A.; Gurau, B.; Viswanathan, R.; Sarangapani, S.; Smotkin, E. S.; Mallouk, T. E. Science 1998, 280, 1735.  

    7. [7]

      (7) Cruickshank, J.; Scott, K. J. Power Source 1998, 70, 40.  (7) Cruickshank, J.; Scott, K. J. Power Source 1998, 70, 40.  

    8. [8]

      (8) Gurau, B.; Smotkin, E. S. J. Power Sources 2002, 112, 339.  (8) Gurau, B.; Smotkin, E. S. J. Power Sources 2002, 112, 339.  

    9. [9]

      (9) Kauranen, P. S.; Skou, E. J. Electroanal. Chem. 1996, 408, 189.  (9) Kauranen, P. S.; Skou, E. J. Electroanal. Chem. 1996, 408, 189.  

    10. [10]

      (10) Miyake, M.;Wainright, J. S.; Savinell, R. R. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, A905.(10) Miyake, M.;Wainright, J. S.; Savinell, R. R. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, A905.

    11. [11]

      (11) Hobson, L. J.; Nakano, Y.; Ozq, H.; Hayase, S. J. Power Sources 2002, 104, 79.  (11) Hobson, L. J.; Nakano, Y.; Ozq, H.; Hayase, S. J. Power Sources 2002, 104, 79.  

    12. [12]

      (12) Mikhaylova, A. A.; Khazova, O. A. J. Electroanal. Chem. 2000, 225, 480.(12) Mikhaylova, A. A.; Khazova, O. A. J. Electroanal. Chem. 2000, 225, 480.

    13. [13]

      (13) Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13226.  (13) Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13226.  

    14. [14]

      (14) Nabika, H.; Deki, S. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9161.  (14) Nabika, H.; Deki, S. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9161.  

    15. [15]

      (15) Schmid, G. Clusters anc Colloids: From Theory to Application; VCH:Weinheim, 1994.(15) Schmid, G. Clusters anc Colloids: From Theory to Application; VCH:Weinheim, 1994.

    16. [16]

      (16) Yu, A.; Liang, Z. J.; Cho, J. H.; Caruso, F. Nano Lett. 2003, 3, 1203.  (16) Yu, A.; Liang, Z. J.; Cho, J. H.; Caruso, F. Nano Lett. 2003, 3, 1203.  

    17. [17]

      (17) Stamm, K. L.; Garno, J. C.; Liu, G. Y.; Brock, S. L. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4036.  (17) Stamm, K. L.; Garno, J. C.; Liu, G. Y.; Brock, S. L. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4036.  

    18. [18]

      (18) Alivisatos, A. P. Science 1996, 271, 933.  (18) Alivisatos, A. P. Science 1996, 271, 933.  

    19. [19]

      (19) El-Sayed, M. A. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 257.  (19) El-Sayed, M. A. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 257.  

    20. [20]

      (20) Hu, J. T.; Odom, T.W.; Lieber, C. M. Accounts Chem. Res. 1999, 32, 435.  (20) Hu, J. T.; Odom, T.W.; Lieber, C. M. Accounts Chem. Res. 1999, 32, 435.  

    21. [21]

      (21) Sun, Y. G.; Xia, Y. N. Science 2002, 298, 2176.  (21) Sun, Y. G.; Xia, Y. N. Science 2002, 298, 2176.  

    22. [22]

      (22) Hu, J. Q.; Zhang, Y.; Liu, B.; Liu, J. X.; Zhou, H. H.; Xu, Y. F.; Jiang, Y. X.; Yang, Z. L.; Tian, Z. Q. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9470.  (22) Hu, J. Q.; Zhang, Y.; Liu, B.; Liu, J. X.; Zhou, H. H.; Xu, Y. F.; Jiang, Y. X.; Yang, Z. L.; Tian, Z. Q. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9470.  

    23. [23]

      (23) Teng, X.W.; Black, D.;Watkins, N. J.; Gao, Y. L.; Yang, H. Nano Lett. 2003, 3, 261.  (23) Teng, X.W.; Black, D.;Watkins, N. J.; Gao, Y. L.; Yang, H. Nano Lett. 2003, 3, 261.  

    24. [24]

      (24) Tian, N.; Zhou, Z. Y.; Sun, S. G.; Ding, Y.;Wang, Z. L. Science 2007, 316, 732.  (24) Tian, N.; Zhou, Z. Y.; Sun, S. G.; Ding, Y.;Wang, Z. L. Science 2007, 316, 732.  

    25. [25]

      (25) Zhang, B.; Li, J. F.; Zhong, Q. L.; Ren, B.; Tian, Z. Q.; Zou, S. Z. Langmuir 2005, 21, 7449.  (25) Zhang, B.; Li, J. F.; Zhong, Q. L.; Ren, B.; Tian, Z. Q.; Zou, S. Z. Langmuir 2005, 21, 7449.  

    26. [26]

      (26) Mayers, B.; Jiang, X.; Sunderland, D.; Cattle, B.; Xia, Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13364.  (26) Mayers, B.; Jiang, X.; Sunderland, D.; Cattle, B.; Xia, Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13364.  

    27. [27]

      (27) Guo, S. J.; Dong, S. J.;Wang, E. K. J. Phys Chem. C 2009, 113, 5485.  (27) Guo, S. J.; Dong, S. J.;Wang, E. K. J. Phys Chem. C 2009, 113, 5485.  

    28. [28]

      (28) Kim, S.W.; Kim, M.; Lee,W. Y.; Hyeon, T. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7642.  (28) Kim, S.W.; Kim, M.; Lee,W. Y.; Hyeon, T. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7642.  

    29. [29]

      (29) Sun, Y.; Xia, Y. Anal. Chem. 2002, 74, 5297.  (29) Sun, Y.; Xia, Y. Anal. Chem. 2002, 74, 5297.  

    30. [30]

      (30) Caruso, F. O. Chem. Eur. J. 2000, 6 (3), 413; Adv. Mater. 2001, 13 (1), 11.(30) Caruso, F. O. Chem. Eur. J. 2000, 6 (3), 413; Adv. Mater. 2001, 13 (1), 11.

    31. [31]

      (31) Liang, H. P.; Zhang, H. M.; Hu, J. S.; Guo, Y. G.;Wan, L. J.; Bai, C. L. Angew. Chem. Int. Edit. 2004, 43, 1540.  (31) Liang, H. P.; Zhang, H. M.; Hu, J. S.; Guo, Y. G.;Wan, L. J.; Bai, C. L. Angew. Chem. Int. Edit. 2004, 43, 1540.  

    32. [32]

      (32) Chem, Z.W.;Waje, M.; Li,W. Z.; Yan, Y. S. Angew. Chem. 2007, 119, 4138.(32) Chem, Z.W.;Waje, M.; Li,W. Z.; Yan, Y. S. Angew. Chem. 2007, 119, 4138.

    33. [33]

      (33) Iida, M.; Sasaki, T.;Watanabe, M. Chem. Mater. 1998, 10, 3780.  (33) Iida, M.; Sasaki, T.;Watanabe, M. Chem. Mater. 1998, 10, 3780.  

    34. [34]

      (34) Liu, J. G.;Wilcox, D. L. J. Mater. Res. 1994, 10,84.(34) Liu, J. G.;Wilcox, D. L. J. Mater. Res. 1994, 10,84.

    35. [35]

      (35) Hotz, J.; Meier,W. Langmuir 1998, 14, 1031.  (35) Hotz, J.; Meier,W. Langmuir 1998, 14, 1031.  

    36. [36]

      (36) Fowler, C. E.; Khushalani, D. D.; Mann, S. Chem. Commun. 2001, 19, 2028.(36) Fowler, C. E.; Khushalani, D. D.; Mann, S. Chem. Commun. 2001, 19, 2028.

    37. [37]

      (37) Zhao, M.; Sun, L.; Crooks, R. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4877.  (37) Zhao, M.; Sun, L.; Crooks, R. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4877.  

    38. [38]

      (38) Xu, H. L.;Wang,W. Z. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46, 1.  (38) Xu, H. L.;Wang,W. Z. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46, 1.  

    39. [39]

      (39) Wijnhoven, J. E. G.; Vos,W. L. Science 1998, 281, 802.  (39) Wijnhoven, J. E. G.; Vos,W. L. Science 1998, 281, 802.  

    40. [40]

      (40) Caruso, F.; Caruso, R. A. Science 1998, 282, 1111.  (40) Caruso, F.; Caruso, R. A. Science 1998, 282, 1111.  

    41. [41]

      (41) Velev, O. D.; Kaler, E.W. Adv. Mater. 2000, 12, 531.  (41) Velev, O. D.; Kaler, E.W. Adv. Mater. 2000, 12, 531.  

    42. [42]

      (42) Kim, S.W.; Kim, M.; Lee,W. Y.; Hyeon, T. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7642.  (42) Kim, S.W.; Kim, M.; Lee,W. Y.; Hyeon, T. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7642.  

    43. [43]

      (43) Graf, C.; Blaaderen, A. Langmuir 2002, 18, 524.  (43) Graf, C.; Blaaderen, A. Langmuir 2002, 18, 524.  

    44. [44]

      (44) Zhang, J. H.; Zhan, P.; Liu, H. Y.;Wang, Z. L.; Ming, N. B. Mater. Lett. 2006, 60, 280.  (44) Zhang, J. H.; Zhan, P.; Liu, H. Y.;Wang, Z. L.; Ming, N. B. Mater. Lett. 2006, 60, 280.  

    45. [45]

      (45) Sun, Y.; Mayers, B.T.; Xia, Y. Nano Lett. 2002, 2, 481.  (45) Sun, Y.; Mayers, B.T.; Xia, Y. Nano Lett. 2002, 2, 481.  

    46. [46]

      (46) Teranishi, H.; Hosoe, M.; Miyake, M. Adv. Mater. 1997, 9, 65.  (46) Teranishi, H.; Hosoe, M.; Miyake, M. Adv. Mater. 1997, 9, 65.  

    47. [47]

      (47) Xia, Y.; Gates, B.; Yin, Y.; Lu. Y. Adv. Mater. 2000, 12, 693.  (47) Xia, Y.; Gates, B.; Yin, Y.; Lu. Y. Adv. Mater. 2000, 12, 693.  

    48. [48]

      (48) Yan, L. L.; Jiang, Q. N.; Liu, D. Y.; Zhong, Y.;Wen, F. P.; Deng, X. C.; Zhong, Q. L.; Ren, B.; Tian, Z. Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (9), 2337.(48) Yan, L. L.; Jiang, Q. N.; Liu, D. Y.; Zhong, Y.;Wen, F. P.; Deng, X. C.; Zhong, Q. L.; Ren, B.; Tian, Z. Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (9), 2337.

    49. [49]

      [颜亮亮, 江庆宁, 刘德宇, 钟艳, 温飞鹏, 邓小聪, 钟起玲, 任斌, 田中群. 物理化学学报, 2010, 26 (9), 2337.][颜亮亮, 江庆宁, 刘德宇, 钟艳, 温飞鹏, 邓小聪, 钟起玲, 任斌, 田中群. 物理化学学报, 2010, 26 (9), 2337.]

    50. [50]

      (49) Trasatti, S.; Petrii,O. A. Pure Appl. Chem. 1991, 63, 711.(49) Trasatti, S.; Petrii,O. A. Pure Appl. Chem. 1991, 63, 711.

    51. [51]

      (50) Sun, S. G.; Chen, A. C.; Huang, T. S.; Li, J. B.; Tian, Z.W. J. Electroanal. Chem.1992, 213, 340.(50) Sun, S. G.; Chen, A. C.; Huang, T. S.; Li, J. B.; Tian, Z.W. J. Electroanal. Chem.1992, 213, 340.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1642
  • 文章访问数:  3675
  • HTML全文浏览量:  76
文章相关
  • 发布日期:  2011-09-27
  • 收稿日期:  2011-03-29
  • 网络出版日期:  2011-08-17
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章