甲烷在钯、金电极上的电催化氧化研究

【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。 【关键词】：甲烷 钯 循环伏安法 电催化氧化
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：O646.54
【目录】：

• 中文摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 绪论13-35
• 1.1 引言13
• 1.2 甲烷电催化氧化机理13-16
• 1.3 甲烷电催化氧化材料及方法概述16-21
• 1.3.1 甲烷电催化氧化电极材料16
• 1.3.2 甲烷电催化氧化修饰材料16-19
• 1.3.3 修饰电极的制备方法19-20
• 1.3.4 修饰电极的表征方法20-21
• 1.4 甲烷电催化氧化研究进展21
• 1.5 本论文的立题背景和主要内容21-23
• 1.5.1 本论文研究意义21-22
• 1.5.2 研究内容22
• 1.5.3 特色和创新之处22-23
• 参考文献23-35
• 第二章 粗糙钯电极对甲烷电催化氧化的研究35-51
• 2.1 引言35
• 2.2 实验部分35-36
• 2.2.1 仪器与试剂35-36
• 2.2.2 电极和电解池36
• 2.2.3 电极的预处理36
• 2.2.4 粗糙钯电极的制备36
• 2.2.5 分析步骤36
• 2.2.6 粗糙钯电极的表征36
• 2.3 结果与讨论36-47
• 2.3.1 光滑钯电极对甲烷的电氧化37-38
• 2.3.2 粗糙电极的循环伏安表征38-39
• 2.3.3 扫描电镜表征粗糙钯电极39
• 2.3.4 氧化还原探针表征粗糙钯电极39-40
• 2.3.5 粗糙钯电极对甲烷的电催化氧化40-41
• 2.3.6 计时电流法研究甲烷电催化氧化41-42
• 2.3.7 温度对钯电极的影响42-43
• 2.3.8 温度对于粗糙钯电极电催化氧化甲烷的影响43-45
• 2.3.9 分析特性45
• 2.3.10 粗糙钯电极电催化氧化甲烷机理45-47
• 2.4 结论47
• 参考文献47-51
• 第三章 修饰金电极对甲烷电催化氧化的研究51-65
• 3.1 引言51-52
• 3.2 实验部分52-54
• 3.2.1 仪器与试剂52
• 3.2.2 电极和电解池52
• 3.2.3 电极的预处理52
• 3.2.4 分析步骤52-53
• 3.2.5 金电极表面电沉积钯薄膜53
• 3.2.6 钯薄膜修饰金电极的表征53
• 3.2.7 多壁碳纳米管的活化53-54
• 3.2.8 多壁碳纳米管修饰金电极的制备54
• 3.2.9 多壁碳纳米管钯纳米修饰金电极的制备54
• 3.3 结果与讨论54-59
• 3.3.1 多壁碳纳米管的红外光谱表征54-55
• 3.3.2 修饰金电极的表征55-58
• 3.3.3 差分脉冲法研究58-59
• 3.3.4 恒电位下时间-电流曲线研究59
• 3.4 结论59-60
• 参考文献60-65
• 第四章 总结与展望65-67
• 4.1 研究总结65-66
• 4.2 展望66-67
• 硕士期间发表论文与专利题录67-69
• 致谢69-71
• 个人简历及联系方式71-73
• 附录73-74

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