CTAB和HBr与铂单晶表面相互作用的电化学和原位红外光谱研究

【摘要】CTAB广泛应用于贵金属纳米粒子的形状控制合成,相关文献中普遍认为Br离子的选择性吸附和刻蚀以及烷基铵阳离子的空间阻碍作用是形成不同形状纳米粒子的原因。本论文利用表面结构明确的单晶电极以电化学循环伏安、电化学原位红外光谱研究了CTAB和HBr与Pt(100、Pt(111)、Pt(110)电极表面的相互作用,着重探讨了Br离子以及CTAB吸附对各单晶电极表面结构的影响。以电化学原位红外光谱研究了CTAB在单晶电极表面的吸附及解离。获得的主要结果如下：1.CTAB在Pt表面的吸附是阴阳离子共同吸附的状态,Br-层在内,烷基铵阳离子层在外。在电位负扫过程中Br-脱附,而烷基铵阳离子不能脱附。CTAB在三个晶面的吸附能力为Pt(100)>Pt(111)>Pt(110)。由此得出CTAB会优先吸附于Pt(100)晶面上的结论,支持了纳米晶体形状控制合成中的优先吸附机理。在Pt(100)和Pt(111)电极表面,当上限电位达到1.1V时CTAB完全脱附。而在Pt(110)电极表面当上限电位达到0.8V时,CTAB即可完全脱附。2.在-0.25V-0.1V范围内,Br与H在电极表面竞争吸附。在0.9V以下Br-的吸附完全抑制了OH”的吸附；0.98V处氧化峰包含Br-的氧化和Pt表面的氧化两个过程,当CV扫描上限电位高于0.9V时Br的竞争吸附明显抑制了Pt表面氧化。3.Br-的吸脱附不会影响Pt(100)和Pt(111)电极表面结构；0.9V以下Br-的吸附完全抑制了OH”的吸附,从而保护了长程有序Pt(100)电极免受OH”吸脱附的刻蚀。0.9V以上由于Br-与OH竞争吸附减少了Pt(100)和Pt(111)电极表面的氧化,Pt(100)电极表面结构从长程有序(100)结构向短程有序(100)结构和(110)台阶的转变减弱；Pt(111)电极长程有序(111)结构向(110)台阶位和短程有序(100)位的转变也减弱。4.CTAB与Pt单晶电极的作用表面为Br的吸脱附以及氧化还原,CTAB吸附对Pt氧化的抑制程度比Br更大。在本实验研究的最高上限范围内(1.2V),CTAB能阻止Pt(100)电极的长程有序结构向短程有序结构的转变；CTAB并不能阻止长程有序(111)结构的破坏,对Pt(111)结构的影响表现为减缓了长程有序(111)结构向(110)台阶的转变。5.电化学原位红外光谱显示,在H吸附区间CTAB的N+与表面H成键而出现1800cm-1谱峰,随着H的脱附此峰消失。在各电极表面N-H强度顺序为球单晶电极>Pt(110)电极≈Pt(111)电极>Pt(100)电极。电极表面少量的CO可能来自CTAB或杂质的解离,当研究电位升高至0.5V时CTAB开始氧化产生C02,同时其亚甲基对称和非对称峰强度增大。
【作者】徐常登；
【导师】孙世刚；
【作者基本信息】厦门大学，能源化学，2014，硕士
【关键词】CTAB；Pt单晶电极；电极表面重构；Br竞争吸附；原位红外光谱；

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