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BOB体育官方在线APP下载:Catalysts:Pt-Pd双金属气凝胶高性能电催化剂用于
更新日期:2022-07-19 02:46:31 来源:BOB体育在线APP下载安卓 作者:bob手机版网页

  原标题:Catalysts:Pt-Pd双金属气凝胶高性能电催化剂用于过氧化氢的非酶检测

  中山大学材料科学与工程学院教授、光电材料与技术国家重点实验室人员。主要研究方向是质子交换膜燃料电池、二氧化碳资源化利用、光电智能传感和信息加密等,在金属基气凝胶型燃料电池电催化剂方面取得了重要成果,开辟了金属气凝胶在燃料电池电催化领域的应用。主持国家自然科学金青年项目和面上项目各1项、广东省自然科学基金2项。以第一作者或通讯作者在多个国际著名学术期刊发表文章20余篇,H-index 41。

  过氧化氢 (H2O2) 在生物、医学和化学领域发挥着不可或缺的作用,是废水处理、漂白、采矿、金属加工等工程领域的中间体或最终产物。然而,由于其氧化和腐蚀特性,可能会引发疾病和爆炸。因此,开发精准有效的H2O2检测方法至关重要。目前,分光光度法、电化学法和色谱法等分析技术已被用于H2O2检测,其中电化学法最为突出,具有简单、成本低、响应快、灵敏度高和选择性好等优点。

  贵金属气凝胶 (Noble Metal Aerogel, NMA) 拥有独特的三维自支撑固体网络结构、众多的活性位点、快速的电子转移路径和传质通道,使其成为一种高效的电催化剂。然而它在H2O2检测领域的应用仍处于起步阶段,需要更加深入的研究。

  作者以H2PtCl6·6H2O、K2PdCl4和NaBH4等为原料,采用一步凝胶法制备了一系列PtxPdy双金属气凝胶和Pt、Pd单金属气凝胶。气凝胶中金属元素的比例可通过改变金属盐的比例控制。气凝胶与水交换6~8次,然后与无水乙醇交换至少9次以获得无水气氛,并将其转移到临界点干燥器中进行干燥。所制备的PtxPdy双金属气凝胶和Pt、Pd单金属气凝胶的形貌如图1所示。

  通过循环伏安法测试了气凝胶在玻碳电极上对H2O2的电催化还原反应的性能。Pt50Pd50气凝胶表现出优异的电催化响应,且随着H2O2浓度的增加,电化学还原电流逐渐增加约−0.15 V (图2a)。制备的气凝胶对H2O2的电催化还原性能曲线气凝胶的电流峰值最高,约为27 μA;而Pt20Pd80、Pt80Pd20、Pt和Pd气凝胶分别显示20 μA、23 μA、22 μA和17 μA。Pt50Pd50气凝胶催化剂的优越性可归因于调制的电子结构和优化d带中心的双金属协同效应。

  本研究开发了一系列基于PtxPdy双金属气凝胶与Pt、Pd单金属气凝胶的电化学传感器,用于直接检测H2O2,且Pt50Pd50双金属气凝胶电催化H2O2还原性能最佳。Pt50Pd50气凝胶传感器的优越性可归因于通过引入第二金属引起的协同双金属效应,展示了双金属效应的优点和金属气凝胶先进的多孔结构,拓展了贵金属气凝胶的应用领域。

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