铂催化剂在有机电解液中对氨氧化电催化性能.pdfVIP

第 39卷 分析化学 (FENXIHUAXUE) 研究简报 第 2期 2011年 2月 ChineseJournalofAnalyticalChemistry 26I～ 264 铂催化剂在有机电解液中对氨氧化 的电催化性能 陈 冲 韩益苹 李林儒 陆天虹 ， (南京师范大学化学与环境科学学院，南京 210097) (RAE工程技术 中心传感器研发部 ，上海 201821) (中国科学 院长春应用化学研究所 ，长春 130022) 摘 要 研 究 了，用碳酸丙烯 酯 (PC)和低粘度 的乙二醇二 甲醚 (DME)作 电流型 电化学 氨气传感器 的有机混合 电解液时 ，氨在碳载Pt(PtC／)催化剂 电极上的 电氧化性能 。实验表明，PtC／催化剂 电极对氨 的氧化有很好 的 电催化活性，稳定性、选择性和响应时间等参数均 良好 ，而且还能耐高温低湿的条件 ，可解决水溶液 电解液因 蒸发而失效的问题 ，延长 了传感器的寿命。 关键词 电流型电化学气体传感器 ；碳载铂催化剂 ；氨气 ；碳酸丙烯酯 ；乙二醇二 甲醚 1 引 言 近年来 ，关于氨催化氧化 的研究主要集中在氨燃料 电池 、环境电催化降解 “和电化学氨气传感 器 等方面。氨气的毒性较大 ，对工作和居住环境 中氨气的监测具有重要意义。开发可进行在线监测 氨气 、成本低廉 、检测准确度高的电流型电化学气体传感器 已经成为研究与开发的热点7【】。 过去的研究主要集中于碱性 电解液中氨的电催化氧化方面，因为碱性溶液有利于氨 的电催化氧 化 “。但是 ，碱性电解液不适用于电化学传感器中，因为空气中的CO 会通过传感器的气体电极进入 传感器，生成碳酸盐。由于碳酸盐的溶解度较小 ，容易在电极催化层中结晶沉淀而破坏催化层的结构， 最终使传感器失效 。氨气在酸性溶液 中的氧化性 能不好，因此，一般采用 中性的盐溶液作为电解 液 。以水溶液为电解液时 ，水会慢慢蒸发 ，甚至出现干涸，用水溶液作为电解液的电化学气体传感器 的寿命一般只有 1～2年 。因此，研究者开始探索代替水溶液的其它 电解液。如用 Nation膜作 固体电 解质隔膜 ，但 由于膜中水分不易保持恒定等问题 ，因此至今还未能商业化 6】。近年来 ，有机电解液应 用于电化学气体传感器的研究 ，主要挑选具有好的化学稳定性、宽的氧化还原电位窗、高沸点和挥发性 小的有机溶剂作 电解液[17,181，但这方面报道的很少 ，尚未见有机 电解 液的电化学氨气传感器方面的报 道 。本研究以含 LiCIO 的PC或PC／DME为有机 电解液，研究 Pt／C催化剂 电极对氨氧化的电催化性能 ， 为开发有机电解液的电流型电化学氨气传感器奠定基础。 2 实验部分 2．1 仪器与试剂 CHI2600b电化学分析仪 (上海辰华公司)和常规三电极体系的电化学池；Dm／ax-rC型转靶 x射线 衍射仪 (日本理学公司)；管压 45kV，管流 100mA，CuKa射线为光源 ；VantageIV型x射线能谱仪 (美国 热 电公司)。 VulcanXC-72碳 (美 国 Cabot公 司)；Nation溶 液 (5％，m／m ，美 国 Aldrich化 学 公 司)； 200mg／L氨气 (N 为载气，南京特种气体厂)。其余试剂均为分析纯，所有溶液均用三次蒸馏水配制。 2．2 Pt／C催化剂和工作电极的制备 将 60mgVulcanXC一72活性碳 、10mLH2O和 3．98mL0．0193mol／LH2PtC16溶液混合均匀后 ，缓慢 滴加适量 NaCO，，调节溶液至 pH8～9。在搅拌下滴加 20mgNaBH ，继续搅拌 2h后，洗涤 、过滤 、 2010-0528收稿 ；2010-025接受 本文系RAE工程技术中心传感器研发部资助项 目 E～mail：tianhonglu@263．net 262 分 析 化 学 第 39卷 60℃下真空干燥后 ，得含 20％ (m／m )Pt的PtC／催化剂 。 将 2mgPt／C催化剂与 0．9mL乙醇 、0．1mLNation溶液搅拌均匀，得 2g