甲烷在钯、金电极上的电催化氧化研究

论文摘要

第一章:简要阐述甲烷的性质及用途,综述甲烷电氧化的机理、所用材料及研究进展。第二章:通过简单的方法制备粗糙钯电极（RP）,用循环伏安法、SEM、氧化还原探针铁氰化钾对粗糙钯电极进行表征。用循环伏安法对比研究光滑钯电极与粗糙钯电极在通氮气除氧的高氯酸电解液中对甲烷的电氧化,实验结果表明由于钯电极粗糙的表面增大了电极的活性位点,在室温下比光滑钯电极对甲烷催化活性高,响应时间短。用差分脉冲法对于不同浓度的甲烷进行检测,线性较好,有望用于低温燃料电极和现实检测。温度不论对光滑钯电极还是对于粗糙钯电极的电活性都有一定影响,随着温度升高钯电极活性增强,升高温度粗糙钯电极对甲烷的催化活性增强。第三章:通过采用连续的电位扫描方法在含有Pd（Ⅱ）离子的溶液中进行多次循环电位扫描,将钯薄膜沉积到金电极基底上,制备了钯薄膜修饰的金电极（Pd/Au）,用循环伏安法对修饰电极进行了表征。用相同的方法沉积钯纳米于WCNTs-Nafion修饰的金电极上制备了钯纳米多壁碳纳米管修饰的金电极（WCNTs-Pd/Au）,用透射电镜、循环伏安法对修饰电极进行了表征,利用循环伏安法、计时电流法研究了Pd/Au电极、WCNTs-Pd/Au电极、Au电极、Pd电极在硫酸电解液中对甲烷电氧化的催化活性。实验结果均表明WCNTs-Pd/Au电极对甲烷电氧化具有最高的电催化活性,接下来是Pd/Au电极、Pd电极、Au电极。第四章:总结粗糙钯电极对甲烷的电催化氧化,以及修饰金电极对甲烷的电催化氧化,提出下一步的工作计划。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 甲烷电催化氧化机理
• 1.3 甲烷电催化氧化材料及方法概述
• 1.3.1 甲烷电催化氧化电极材料
• 1.3.2 甲烷电催化氧化修饰材料
• 1.3.3 修饰电极的制备方法
• 1.3.4 修饰电极的表征方法
• 1.4 甲烷电催化氧化研究进展
• 1.5 本论文的立题背景和主要内容
• 1.5.1 本论文研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 特色和创新之处
• 参考文献
• 第二章 粗糙钯电极对甲烷电催化氧化的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 电极和电解池
• 2.2.3 电极的预处理
• 2.2.4 粗糙钯电极的制备
• 2.2.5 分析步骤
• 2.2.6 粗糙钯电极的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 光滑钯电极对甲烷的电氧化
• 2.3.2 粗糙电极的循环伏安表征
• 2.3.3 扫描电镜表征粗糙钯电极
• 2.3.4 氧化还原探针表征粗糙钯电极
• 2.3.5 粗糙钯电极对甲烷的电催化氧化
• 2.3.6 计时电流法研究甲烷电催化氧化
• 2.3.7 温度对钯电极的影响
• 2.3.8 温度对于粗糙钯电极电催化氧化甲烷的影响
• 2.3.9 分析特性
• 2.3.10 粗糙钯电极电催化氧化甲烷机理
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 修饰金电极对甲烷电催化氧化的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 电极和电解池
• 3.2.3 电极的预处理
• 3.2.4 分析步骤
• 3.2.5 金电极表面电沉积钯薄膜
• 3.2.6 钯薄膜修饰金电极的表征
• 3.2.7 多壁碳纳米管的活化
• 3.2.8 多壁碳纳米管修饰金电极的制备
• 3.2.9 多壁碳纳米管钯纳米修饰金电极的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 多壁碳纳米管的红外光谱表征
• 3.3.2 修饰金电极的表征
• 3.3.3 差分脉冲法研究
• 3.3.4 恒电位下时间-电流曲线研究
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 总结与展望
• 4.1 研究总结
• 4.2 展望
• 硕士期间发表论文与专利题录
• 致谢
• 个人简历及联系方式
• 附录