Au(100)上氧还原的pH效应及铂电极上甲酸振荡.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又Au(100)上氧还原的pH效应及铂电极上甲酸振荡作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：梅东物理化学陈艳霞教授二O一四年五月IIIIIIIIIIIUIIY2601470UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationforMaster’SdegreeThepHeffectofOxygenReductionReaction(ORR)onAu(100)andtheoscillationofformicacidoxidationonplat

2、inumAuthor’SName：Speciality：一Supervisor：’r11·‘rlnlSneQtlme：DongMeiPhysicalChemistryProf．Yan．xiaChenMay,2014中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：牡签字日期：上旦揖L业中国科学技术大学学位论文授权使

3、用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。卤么，开口保密(——年)作者签名：聋每受!签字日期：婴』翌：!!!!兰导师签名：签字目期：乡lU，占．了摘要燃料电池是目前解决人类能源

4、危机的一个可能的替代能源。影响燃料电池效率的主要原因是阴极和阳极的超电势。对于阴极反应来说，氧的还原反应有很大的超电势，而对于阳极反应来说，超电势主要是有机小分子，如甲酸氧化的超电势。理解阴极超电势的产生原因有助于我们降低氧还原的超电势，从而提高燃料电池的性能，而研究阳极甲酸氧化机理有助于改善燃料电池的性能。本论文的内容针对上述两个体系，利用单晶旋转圆盘技术对其开展了系统的研究，论文的具体内容及结论如下：1．Au(100)单晶电极上氧还原的反应机理研究利用单晶旋转圆盘技术通过系统的改变溶液的pH，研究了不同溶液中单晶电

5、极Au(100)上的氧还原过程。为了确定酸性和碱性溶液中氧还原过程中是否有质子参与，同时研究了H．D同位素效应。为进一步弄清氧还原的机理，研究了酸性和碱性溶液中温度对氧还原反应的影响。结果表明，Au(100)电极上酸性和碱性溶液中氧还原的反应机理并不相同，在酸性溶液中决速步骤为质子电子的耦合反应，接下来为质子电子的去耦合反应生成双氧水。而碱性溶液中氧还原的决速步骤为第一步的电子转移反应。影响酸性和碱性溶液中氧还原的速率主要是反应的指前因子。2．铂电极上甲酸氧化的恒电流电位振荡利用计算机软件建模模拟了铂电极上甲酸氧化的恒

6、电流电位振荡现象。结果显示：甲酸根并不是甲酸氧化的中间体，桥式吸附的甲酸根氧化电流对甲酸氧化总电流的贡献很小。该结果进一步支持我们提出的甲酸氧化三途径机理。甲酸产生振荡的主要原因是生成的CO和吸附的水之间的相互作用产生了恒电流电位振荡的现象。关键词：氧还原Au(100)计算机模拟甲酸氧化甲酸根数学建模振荡摘要IIAbstractABSTRACTThefuelcellisanenergycrisistosolvehumaninexpensiveenergy．Mainlyinfluenceoftheefficiencyof

7、thefuelcellisthecathodeandanodeoverpotential．Forthecathodicreaction，theoxygenreductionreactionisthemajorenergylost，andtheanodicreactionisoxidationofsmallorganicmolecules，suchasformicacidoxidation．UnderstandingthemechanismofORRCanhelpsUSreduceoverpotentialforoxyg

8、enreductiontoimprovefuelcellperformance，andmechanismofanodicoxidationofformicacidwillhelpUSdesignbetteranodecatalysttoimprovetheactivityofthecatalyst．Inthisthesis，sin