Co和CoFe合金納米粒子的電化學(xué)形貌控制合成、結(jié)構(gòu)表征與性能.pdf

1、納米粒子的形貌與尺寸均對(duì)其物理、化學(xué)性質(zhì)有著重大的影響,因此如何在納米粒子的制備中控制其形貌成為研究的前沿。Co及CoFe合金的納米材料在信息存儲(chǔ)、催化、射頻技術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,對(duì)Co及CoFe合金的納米材料進(jìn)行形貌控制合成也倍受關(guān)注。電化學(xué)沉積技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)易控等優(yōu)點(diǎn),在納米粒子的合成中占有重要地位。
　　 本論文采用電化學(xué)的方法,以玻碳電極為基底,成功地進(jìn)行了Co及CoFe合金納米粒子的形貌控制合成。將制備

2、的Co及CoFe合金納米材料應(yīng)用于亞硝酸鹽的還原和氧還原,表現(xiàn)出較好的催化性能。本論文取得的主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)在玻碳電極表面成功地制備出具有六棱臺(tái)、二十面體、凹二十面體結(jié)構(gòu),以及兩個(gè)六邊形納米片組成的夾心結(jié)構(gòu)的鈷納米粒子,并對(duì)其進(jìn)行了SEM,TEM,SAED,EDS表征。
　　 (2)分別研究了實(shí)驗(yàn)體系的溫度,電解液的pH和電解液中陰離子吸附等對(duì)凹二十面體這種特定形貌的鈷納米粒子形成的影響。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)溫

3、度和溶液pH值對(duì)粒子的形成影響很大,每升高10℃相當(dāng)于電位負(fù)移25 mV;溶液pH最佳值為4.9,太低或者太高均不利于鈷納米粒子的形成,溶液中陰離子吸附對(duì)鈷納米粒子凹陷的產(chǎn)生影響不大。
　　 (3)不同形貌的鈷納米材料對(duì)亞硝酸鹽還原的電催化性能研究表明,鈷納米材料較之玻碳和本體鈷電極均具有更好的催化性能,其中凹二十面體結(jié)構(gòu)的鈷納米材料較之本體鈷電極,起始還原電位提前130 mV,峰電流密度是本體鈷電極的4.15倍。
　　

4、 (4)制備出CoFe合金納米粒子,XRD、SEM和TEM表征結(jié)果表明,原子比約為1:1時(shí),形貌為立方體,分布較為均一,平均粒徑約67 nm;選區(qū)電子衍射呈規(guī)則的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),表明所制備的CoFe立方體納米粒子為單晶,屬體心立方晶型,晶格條紋間距為0.201 nm,對(duì)應(yīng)CoFe合金的(110)晶面。隨著Co含量的增加,粒子中立方體的比例逐漸降低。
　　 (5)在對(duì)亞硝酸鹽的電催化還原過程中,立方體CoFe合金納米粒子的起始還原電位比

5、Fe立方體納米催化劑提前100 mV;峰電位提前120 mV。恒定電位-1.15 V,反應(yīng)600 s時(shí),其穩(wěn)態(tài)還原電流密度是Fe立方體納米催化劑的4.7倍;電催化活性的順序?yàn)?立方體CoFe＞CoFe3≈Co3Fe＞凹立方體CoFe
　　 (6)在對(duì)氧還原過程中,CoFe/GC催化劑表現(xiàn)出良好的氧還原性能:其半波電位為-0.34V,比GC提前了20mV;當(dāng)轉(zhuǎn)速為1600 r/min時(shí),峰電流(ip)為-3.01 mA/cm2,是