聚卟啉修飾電極的制備及其在堿性介質(zhì)中催化氧還原性能研究.pdf

1、隨著石油資源的匱乏，汽車尾氣排放與日俱增，環(huán)境問題日趨嚴重，高利用率以及可持續(xù)性綠色能源的開發(fā)迫在眉睫！燃料電池(Fuel Cell)是一種直接將燃料與氧化劑反應所產(chǎn)生的化學能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，具有高效無污染、燃料易得、儲存和攜帶方便的優(yōu)點而受到人們的廣泛關(guān)注。目前燃料電池常用的陰極材料鉑(Pt)因其價格昂貴和易被一氧化碳(CO)毒化而限制了它的應用。人們迫切希望尋找一種新型材料以期取代Pt。大量研究發(fā)現(xiàn)金屬卟啉配合物不僅具有高度對

2、稱的平面共軛結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的穩(wěn)定性，而且在酸性或者堿性介質(zhì)中都對氧氣表現(xiàn)出良好的催化還原活性，所以對金屬卟啉配合物在燃料電池領(lǐng)域的研究越來越深入。
　　本文主要研究了聚卟啉修飾電極的制備，以及修飾電極在堿性介質(zhì)中催化氧氣還原的性能。首先以Alder法合成了四苯基卟啉(TPP)、四苯基鈷卟啉(CoTPP)、四苯基鐵卟啉(FeTPPCl)、四苯基錳卟啉(MnTPPCl)、四苯基鎳卟啉(NiTPP)，并用紫外可見(Uv-vis)光譜法對這五

3、種物質(zhì)進行表征，另外采用循環(huán)伏安(CV)方法研究了這五種物質(zhì)的電化學性質(zhì)，結(jié)果表明所合成的產(chǎn)物均為目標產(chǎn)物。
　　采用CV法電化學聚合金屬卟啉制得聚卟啉修飾電極，并在氧氣飽和的1mol/L的NaOH溶液中測試其對氧氣還原的催化性能，其中以pCoTPP催化氧氣還原的性能最好；Uv-vis光譜結(jié)果表明電極表面形成的膜為對應金屬卟啉電化學聚合后生成的聚卟啉薄膜，與金屬卟啉單體相比，電化學聚合后形成的聚合物Soret帶發(fā)生紅移、吸收峰變寬

4、。
　　對pCoTPP修飾電極催化氧氣還原的伏安特性、電子轉(zhuǎn)移數(shù)和pH值等影響因素進行詳細的研究。掃描電子顯微鏡(SEM)顯示CV法電化學聚合CoTPP在導電玻璃ITO表面形成了具有二維片狀結(jié)構(gòu)的聚合物pCoTPP；掃描速度的改變對氧氣還原峰電流影響的研究表明pCoTPP修飾電極對氧氣的催化還原過程是受分子氧擴散的過程；在堿性介質(zhì)中隨著pH值的增加，氧還原電位越負，pH值與氧還原電位呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系；旋轉(zhuǎn)圓盤電極(RDE)測試