温度对乙醇电催化氧化的影响

涂昆芳 李广 姜艳霞

引用本文: 涂昆芳, 李广, 姜艳霞. 温度对乙醇电催化氧化的影响[J]. 物理化学学报, 2020, 36(8): 1906026-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201906026 shu
Citation:  Tu Kunfang, Li Guang, Jiang Yanxia. Effect of Temperature on the Electrocatalytic Oxidation of Ethanol[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(8): 1906026-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201906026 shu

温度对乙醇电催化氧化的影响

    通讯作者: 姜艳霞, yxjiang@xmu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21773198, U1705253, 21621091)与国家重点研发计划(2017YFA0206500)资助项目

摘要: 升高温度可以提高反应速率和增加物质的输运,因此通过不同温度下反应机理的研究可以深入理解电催化过程,对催化剂的设计具有指导意义。本工作初步建立了变温原位红外测定方法。采用温控电极,用电势测温法进行温度的校准,实验得出控温仪器加热温度Th与电极表面温度TS的关系为TS = 0.57Th + 7.71 (30 ℃ < Th≤ 50 ℃);TS = 0.62Th + 5.12 (50 ℃ < Th ≤ 80 ℃),误差分析最大温差为1 ℃。利用该方法我们研究了商业Pt/C催化剂在不同温度下乙醇的电氧化过程。从循环伏安图可以明显看到随着温度的升高整体氧化电流增大,起始电位、峰电位均负移,说明热活化使得氧化反应更容易进行;第一个峰电流与第二个峰电流的比值用于定性评估CO2的选择性,对比25 ℃,商业Pt/C催化剂在65 ℃下第一峰提高30%,说明高温有利于C―C键的断裂。对比25 ℃的原位红外谱图,我们发现35 ℃及50 ℃下商业Pt/C催化剂上CO2产物的起始电位负移200 mV,说明高温下,Pt/C催化剂能在更低的电位提供含氧物种;而CH3CHO、CH3COOH起始电位不随温度变化。用CO2与CH3COOH的积分面积比来评估CO2选择性,发现高温低电位其选择性最高,说明高温低电位有利于乙醇完全氧化生成CO2,而高温高电位下表面吸附含氧物种占据了活性位,阻碍C―C键断裂。

English

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  • 发布日期:  2020-08-15
  • 收稿日期:  2019-06-26
  • 接受日期:  2019-07-23
  • 修回日期:  2019-07-01
  • 网络出版日期:  2019-07-31
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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