CTAB和HBr與鉑單晶表面相互作用的電化學(xué)和原位紅外光譜研究.pdf

1、CTAB廣泛應(yīng)用于貴金屬納米粒子的形狀控制合成，相關(guān)文獻中普遍認為Br離子的選擇性吸附和刻蝕以及烷基銨陽離子的空間阻礙作用是形成不同形狀納米粒子的原因。本論文利用表面結(jié)構(gòu)明確的單晶電極以電化學(xué)循環(huán)伏安、電化學(xué)原位紅外光譜研究了CTAB和HBr與Pt(100)、Pt(111)、Pt(110)電極表面的相互作用，著重探討了Br離子以及CTAB吸附對各單晶電極表面結(jié)構(gòu)的影響。以電化學(xué)原位紅外光譜研究了CTAB在單晶電極表面的吸附及解離。獲得的

2、主要結(jié)果如下:
　　1.CTAB在Pt表面的吸附是陰陽離子共同吸附的狀態(tài)，Br-層在內(nèi)，烷基銨陽離子層在外。在電位負掃過程中Br-脫附，而烷基銨陽離子不能脫附。CTAB在三個晶面的吸附能力為Pt(100)＞Pt(111)＞Pt(110)。由此得出CTAB會優(yōu)先吸附于Pt(100)晶面上的結(jié)論，支持了納米晶體形狀控制合成中的優(yōu)先吸附機理。在Pt(100)和Pt(111)電極表面，當(dāng)上限電位達到1.1V時CTAB完全脫附。而在Pt(1

3、10)電極表面當(dāng)上限電位達到0.8V時，CTAB即可完全脫附。
　　2.在-0.25V-0.1V范圍內(nèi)，Br與H在電極表面競爭吸附。在0.9V以下Br-的吸附完全抑制了OH-的吸附;0.98V處氧化峰包含Br-的氧化和Pt表面的氧化兩個過程，當(dāng)CV掃描上限電位高于0.9V時Br的競爭吸附明顯抑制了Pt表面氧化。
　　3.Br-的吸脫附不會影響Pt(100)和Pt(111)電極表面結(jié)構(gòu);0.9V以下Br-的吸附完全抑制了OH-

4、的吸附，從而保護了長程有序Pt(100)電極免受OH-吸脫附的刻蝕。0.9V以上由于Br-與OH競爭吸附減少了Pt(100)和Pt(111)電極表面的氧化，Pt(100)電極表面結(jié)構(gòu)從長程有序(100)結(jié)構(gòu)向短程有序(100)結(jié)構(gòu)和(110)臺階的轉(zhuǎn)變減弱;Pt(111)電極長程有序(111)結(jié)構(gòu)向(110)臺階位和短程有序(100)位的轉(zhuǎn)變也減弱。
　　4.CTAB與Pt單晶電極的作用表面為Br-的吸脫附以及氧化還原，CTAB吸

5、附對Pt氧化的抑制程度比Br更大。在本實驗研究的最高上限范圍內(nèi)(1.2V)，CTAB能阻止Pt(100)電極的長程有序結(jié)構(gòu)向短程有序結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變;CTAB并不能阻止長程有序(111)結(jié)構(gòu)的破壞，對Pt(111)結(jié)構(gòu)的影響表現(xiàn)為減緩了長程有序(111)結(jié)構(gòu)向(110)臺階的轉(zhuǎn)變。
　　5.電化學(xué)原位紅外光譜顯示，在H吸附區(qū)間CTAB的N+與表面H成鍵而出現(xiàn)1800cm-1譜峰，隨著H的脫附此峰消失。在各電極表面N-H強度順序為球單晶電