[发明专利]一种用于乙醇催化的电极及其应用

说明书

本发明涉及催化技术领域，具体涉及一种用于乙醇催化的电极及其应用。该电极由AgNWs/Pd纳米复合材料作为工作电极，Ag/AgCl作为参比电极，铂丝作为辅助电极组成。本发明提供的电极具有高效、简易等特点，该电极在碱性条件下提高乙醇反应速率，催化效率为1.7×10⁴，该电极对乙醇具有良好电化学催化性能并且在燃料电池领域有巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化技术领域，具体涉及一种在表面改性的聚二甲基硅氧烷上滴涂银纳米线，用电化学沉积的方法在银纳米线表面沉积纳米钯制备出银纳米线/钯纳米粒子电化学催化乙醇的电极。

背景技术

乙醇是链醇分子中结构最简单的有机分子，尤其是乙醇既能够通过农作物发酵大量生产，也可以从其它生物质源中获得，是来源广泛的可再生能源。直接乙醇燃料电池(DEFC)利用乙醇水溶液作为燃料，免去了燃烧的过程，并且具有环保，燃料使用方便，过负载能力强等优点。由于乙醇来源广泛，易制备和再生，能保持较高的转化率，因此，直接乙醇燃料电池的研究受到越来越多科研工作者的关注。

铂(Pt)及Pt合金对乙醇的电催化氧化表现出优异的性能，但由于其价格昂贵，抗CO毒化能力差等因素限制了Pt在DEFC中的应用，而钯(Pd)作为一种易携带，潜力大，抗CO毒化能力强且价格相对便宜的催化剂，被更多地应用于DEFC的研究。在获得Pd纳米颗粒催化剂的同时，人们分别研究了Pd纳米粒催化不同化学反应和电化学体系以及不同基底对Pd催化活性的影响。乙醇在Pd上的催化机理为：

但是目前仅有利用碳纳米管为载体制备Pd-Cu复合材料电极^[1]的报道，该电极其催化性能有限。因此，本领域亟需一种对乙醇具有良好电化学催化性能的电极。

发明内容

为弥补现有技术不足，进一步提高金属钯催化剂的活性和稳定性，本发明提供一种以银纳米线(AgNWs)为载体修饰Pd纳米颗粒电极催化乙醇的新电极，该电极具有高效、简易等特点，利用简单的循环伏安扫描方法，将钯用电化学方法沉积在以柔性材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底的AgNWs上，研究结果表明该电极在碱性条件下对乙醇具有良好的电化学催化性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种用于乙醇催化的电极，由AgNWs/Pd纳米复合材料作为工作电极，Ag/AgCl作为参比电极，铂丝作为辅助电极组成；所述AgNWs/Pd纳米复合材料的制备方法为：

将AgNWs用乙醇和水稀释，均匀涂在PDMS上，使PDMS负载AgNWs，以负载AgNWs的PDMS为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极，组成三电极体系，将该三电极体系置于PdCl₂溶液中，沉积Pd，获得AgNWs/Pd纳米复合材料。

优选的，所述AgNWs/Pd纳米复合材料的制备方法为：将20mg·ml^-1的AgNWs用乙醇和水稀释成5mg·ml^-1，取20μL均匀涂在0.6×1.95cm²的PDMS上；以负载AgNWs的PDMS为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极，将该三电极体系置于5mmol·L^-1的PdCl₂溶液中，用电化学循环伏安方法沉积Pd，电势范围为-0.25～0.4V，扫描速度为25mV/s，沉积5-35圈，取出冲洗后自然晾干，放置至少12小时，获得AgNWs/Pd纳米复合材料。

所述的乙醇和水的质量比为9：1。

所述的PdCl₂溶液是以PdCl₂固体粉末为溶质，以2.0mol·L^-1，pH＝4.0的醋酸-醋酸钠缓冲溶液为溶剂。