專利名稱：高效電催化氧化氨的Pt/ITO電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種是電催化技術(shù)領(lǐng)域的電極制備方法，具體涉及一種高效電催化氧化氨的Pt/ITO電極的制備方法。
背景技術(shù)：
負(fù)載分散貴金屬微/納米顆粒的導(dǎo)電基休材料在電催化、能源、生物、光學(xué)和電子器件等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用前景。近年來，采用具有優(yōu)良電學(xué)和光學(xué)性能的氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電薄膜作為導(dǎo)電載體引起了迅速關(guān)注。較傳統(tǒng)的導(dǎo)電基體，ITO除了具有低成本的優(yōu)點(diǎn)外，還有良好的導(dǎo)電性、高可見光透射率、寬電化學(xué)窗口和穩(wěn)定的物理化學(xué)性能等優(yōu)勢(shì)。然而在自然界Pt的含量很少，Pt價(jià)格昂貴，造成Pt/ITO電極的生產(chǎn)制造成本高昂。為了降低Pt/ITO電極的制造成本，·需要提高Pt的利用率，前人制備的Pt納米顆粒時(shí)電鍍液中加入的是H2SO4,得到的顆粒的粒徑為300-500nm，造成了納米顆粒內(nèi)的Pt無法利用，導(dǎo)致Pt的利用率很低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種高效電催化氧化氨的Pt/ITO電極的制備方法。本發(fā)明提供一種高效電催化氧化氨的Pt/ITO電極的制備方法，包括如下步驟:步驟一:制備工作電極，(a)首先將ITO清洗處理；(b)將導(dǎo)線與經(jīng)步驟(a)清洗處理后的ITO的導(dǎo)電面連接并封裝處理，即得工作電極；步驟二:組裝三電極體系，將Pt對(duì)電極、飽和甘汞參比電極、工作電極以及電解液連接形成回路構(gòu)成三電極體系；所述電解液是由H2PtCl6溶液與HCl溶液混合而成；步驟三:將三電極體系接入電化學(xué)工作站，進(jìn)行電沉積處理，即得最終得到Pt/ITO電極。優(yōu)選的，所述清洗包括如下步驟:用丙酮溶液清洗后，超聲處理，超聲時(shí)間為IOmin0優(yōu)選的，步驟一(b)中，所述封裝為用石蠟密封。優(yōu)選的，所述H2PtCl6溶液的濃度為5mmol/L，所述HCl溶液的濃度為0.5mol/L。優(yōu)選的，所述電沉積為恒電位法，沉積電壓為-1.5V 1.0V，沉積時(shí)間為350 450s，沉積溫度為20 25°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:(I)本發(fā)明中加入HCl溶液，由于Cl—離子的作用，使得沉積得到的Pt納米顆粒的粒徑小于10nm，同時(shí)大大改善了其分散性，有效地提高了 Pt的利用率；
(2)本本發(fā)明方法制備的Pt/ITO電極活性高，可應(yīng)用在電催化氧化氨領(lǐng)域，在處理環(huán)境污染和制造清潔能源領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景；(3)本發(fā)明步驟簡單，容易操作，成本低廉，環(huán)保，效果顯著，與當(dāng)前的商業(yè)催化電極相比，性能更好。


通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:圖1為電鍍液中加入H2SO4制備得到的Pt/ITO電極在掃描電鏡(SEM)下觀測(cè)的形貌圖；圖2為電鍍液中加入HCl制備得到的Pt/ITO電極在掃描電鏡(SEM)下觀測(cè)的形貌圖；圖3為電鍍液中加入H2SO4 制備得到的Pt/ITO電極的硫酸循環(huán)伏安曲線圖；圖4為電鍍液中加入HCl制備得到的Pt/ITO電極的硫酸循環(huán)伏安曲線圖；圖5為電鍍液中加入H2SO4制備得到的Pt/ITO電極的氨循環(huán)伏安曲線圖；圖6為電鍍液中加入HCl制備得到的Pt/ITO電極的氨循環(huán)伏安曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例涉及一種具有高催化活性的Pt/ITO電極的制備方法，包括如下步驟:步驟一:制備工作電極，(a)首先將ITO放入丙酮中，并進(jìn)行超聲清洗IOmin ；(b)將導(dǎo)線與經(jīng)過步驟(a)處理的ITO的導(dǎo)電面與蠟連接并進(jìn)行封裝處理，即得工作電極；步驟二:組裝三電極體系，將Pt對(duì)電極、飽和甘汞參比電極、步驟一制得的ITO工作電極及濃度為5mmol/LH2PtCl6與濃度為0.5mol/HCl兩種溶液混合而成的電解液連接形成回路構(gòu)成三電極體系；步驟三:將步驟二中的三電極體系接入到電化學(xué)工作站，電沉積方式為恒電位法，沉積電壓為-1.5V，沉積時(shí)間為350s，沉積溫度為20°C。即得最終產(chǎn)物Pt/ITO電極。實(shí)施效果:見圖2所示最終產(chǎn)物Pt/ITO電極在SEM下觀測(cè)得到形貌圖；將本實(shí)施例制得的Pt/ITO電極放入組裝的三電極體系中進(jìn)行硫酸循環(huán)伏安測(cè)試，電位區(qū)間為-0.2 1.0V,掃描速率為50mV/s，循環(huán)次數(shù)為14，并得到硫酸伏安曲線，見圖4所示；將本實(shí)施例制得的Pt/ITO電極放入組裝的三電極體系中進(jìn)行氨循環(huán)伏安測(cè)試，電位區(qū)間為-1.0 0.1V，掃描速率為10mV/S，循環(huán)次數(shù)為6，并得到氨伏安曲線，見圖6所示。實(shí)施例2
本實(shí)施例涉及一種具有高催化活性的Pt/ITO電極的制備方法，包括如下步驟:步驟一:制備工作電極，(a)首先將ITO放入丙酮中，并進(jìn)行超聲清洗IOmin ；(b)將導(dǎo)線與經(jīng)過步驟(a)處理的ITO的導(dǎo)電面與蠟連接并進(jìn)行封裝處理，即得工作電極；步驟二:組裝三電極體系， 將Pt對(duì)電極、飽和甘汞參比電極、步驟一制得的ITO工作電極及濃度為5mmol/LH2PtCl6與濃度為0.5mol/HCl兩種溶液混合而成的電解液連接形成回路構(gòu)成三電極體系；步驟三:將步驟二中的三電極體系接入到電化學(xué)工作站，電沉積方式為恒電位法，沉積電壓為-1.0V,沉積時(shí)間為450s，沉積溫度為25°C。即得最終產(chǎn)物Pt/ITO電極。實(shí)施效果:見圖2所示最終產(chǎn)物Pt/ITO電極在SEM下觀測(cè)得到形貌圖；將本實(shí)施例制得的Pt/ITO電極放入組裝的三電極體系中進(jìn)行硫酸循環(huán)伏安測(cè)試，電位區(qū)間為-0.2 1.0V,掃描速率為50mV/s，循環(huán)次數(shù)為14，并得到硫酸伏安曲線，見圖4所示；將本實(shí)施例制得的Pt/ITO電極放入組裝的三電極體系中進(jìn)行氨循環(huán)伏安測(cè)試，電位區(qū)間為-1.0 0.1V，掃描速率為10mV/S，循環(huán)次數(shù)為6，并得到氨伏安曲線，見圖6所示。實(shí)施例3本實(shí)施例涉及一種具有高催化活性的Pt/ITO電極的制備方法，包括如下步驟:步驟一:制備工作電極，(a)首先將ITO放入丙酮中，并進(jìn)行超聲清洗IOmin ；(b)將導(dǎo)線與經(jīng)過步驟(a)處理的ITO的導(dǎo)電面與蠟連接并進(jìn)行封裝處理，即得工作電極；步驟二:組裝三電極體系，將Pt對(duì)電極、飽和甘汞參比電極、步驟一制得的ITO工作電極及濃度為5mmol/LH2PtCl6與濃度為0.5mol/HCl兩種溶液混合而成的電解液連接形成回路構(gòu)成三電極體系；步驟三:將步驟二中的三電極體系接入到電化學(xué)工作站，電沉積方式為恒電位法，沉積電壓為-1.2V，沉積時(shí)間為400s，沉積溫度為23°C。即得最終產(chǎn)物Pt/ITO電極。實(shí)施效果:見圖2所示最終產(chǎn)物Pt/ITO電極在SEM下觀測(cè)得到形貌，將本實(shí)施例制得的Pt/ITO電極放入組裝的三電極體系中進(jìn)行硫酸循環(huán)伏安測(cè)試，電位區(qū)間為-0.2 1.0V，掃描速率為50mV/s，循環(huán)次數(shù)為14，并得到硫酸伏安曲線，見圖4所示；將本實(shí)施例制得的Pt/ITO電極放入組裝的三電極體系中進(jìn)行氨循環(huán)伏安測(cè)試，電位區(qū)間為-1.0 0.1V，掃描速率為10mV/S，循環(huán)次數(shù)為6，并得到氨伏安曲線，見圖6所示。對(duì)比例I本對(duì)比例涉及一種常規(guī)Pt/ITO電極的制備方法，包括如下步驟:步驟一:制備工作電極，(a)首先將ITO放入丙酮中，并進(jìn)行超聲清洗；(b)將導(dǎo)線與經(jīng)過步驟(a)處理的ITO導(dǎo)電面連接并用石蠟進(jìn)行密封封裝，即得工作電極；步驟二:組裝三電極體系，將Pt對(duì)電極、飽和甘汞參比電極、步驟一制得的ITO工作電極及濃度為5mmol/LH2PtCl6與濃度為0.5mol/H2S04兩種溶液混合而成的電解液連接形成回路構(gòu)成三電極體系;步驟三:將步驟二中的三電極體系接入到電化學(xué)工作站，電沉積方式為恒電位法，沉積電壓為-0.3V，沉積時(shí)間為100s，沉積溫度為25°C。即得最終產(chǎn)物Pt/ITO電極。實(shí)施效果:見圖1所示；將對(duì)比例制得的Pt/ITO電極放入組裝的三電極體系中進(jìn)行硫酸循環(huán)伏安測(cè)試，電位區(qū)間為-0.2 1.0V,掃描速率為50mV/s，循環(huán)次數(shù)為14，并得到硫酸伏安曲線，見圖3所示將對(duì)比例制得的Pt/ITO電極放入組裝的三電極體系中進(jìn)行氨循環(huán)伏安測(cè)試，電位區(qū)間為-1.0 0.1V，掃描速率為10mV/S，循環(huán)次數(shù)為6，并得到氨伏安曲線，見圖5所示。綜上所述，由實(shí)施例1 3與對(duì)比例I的掃描電鏡照片可以看出，實(shí)施例1 3中的Pt納米顆粒尺寸有明顯的減小，同時(shí)其分散性較對(duì)比例I也大幅度提高。且實(shí)施例1 3的硫酸曲線的氫脫吸附峰電流密度也要大于對(duì)比例I中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在電催化氧化氨時(shí)，實(shí)施例1 3的峰電流為0.073mA/ug，對(duì)比例I的峰電流為0.036mA/ug,實(shí)施例1的活性是對(duì)比例I的2倍，即Pt的利用率提高了 100%，為原先的200%，從而證明本發(fā)明中加入HCl溶液后，使得沉積得到的Pt納米顆粒的粒徑大幅度減小，同時(shí)大大改善了其分散性，有效地提高了 Pt的利用率；以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì) 內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種高效電催化氧化氨的Pt/ το電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:制備工作電極， (a)首先將ITO清洗處理； (b)將導(dǎo)線與經(jīng)步驟(a)清洗處理后的ITO的導(dǎo)電面連接并封裝處理，即得工作電極； 步驟二:組裝三電極體系， 將Pt對(duì)電極、飽和甘汞參比電極、工作電極以及電解液連接形成回路構(gòu)成三電極體系；所述電解液是由H2PtCl6溶液與HCl溶液混合而成； 步驟三:將三電極體系接入電化學(xué)工作站，進(jìn)行電沉積，即得最終得到Pt/ITO電極。
2.如權(quán)利要求1所述的高效電催化氧化氨的Pt/ITO電極的制備方法，其特征在于，步驟一(a)中，所述清洗包括如下步驟:用丙酮溶液清洗后，超聲處理，超聲時(shí)間為lOmin。
3.如權(quán)利要求1所述的高效電催化氧化氨的Pt/ITO電極的制備方法，其特征在于，步驟一(b)中，所述封裝為使用石蠟進(jìn)行密封。
4.如權(quán)利要求1所述的高效電催化氧化氨的Pt/ITO電極的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述H2PtCl6溶液的濃度為5mmol/L，所述HCl溶液的濃度為0.5mol/L。
5.如權(quán)利要求1所述的高效電催化氧化氨的Pt/ITO電極的制備方法，其特征在于，步驟三中，所述電沉積為恒電位法，沉積電壓為-1.5V 1.0V，沉積時(shí)間為350 450s，沉積溫度為20 25°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效電催化氧化氨的Pt/ITO電極的制備方法；所述方法包括如下步驟步驟一制備工作電極，(a)首先將ITO清洗處理；(b)將導(dǎo)線與經(jīng)步驟(a)清洗處理后的ITO的導(dǎo)電面連接并封裝，即得工作電極；步驟二將Pt對(duì)電極、飽和甘汞參比電極、工作電極以及電解液連接形成回路構(gòu)成三電極體系；所述電解液是由H2PtCl6溶液與HCl溶液混合而成；步驟三將三電極體系接入電化學(xué)工作站，進(jìn)行電沉積處理，即可。本發(fā)明在電鍍液中引入氯離子之后可有效降低電沉積得到的Pt金屬顆粒的粒徑，得到納米片狀顆粒，同時(shí)提高金屬顆粒在ITO表面的分散性、鉑的催化效率、Pt的利用率。本發(fā)明步驟簡單，容易操作，成本低廉，環(huán)保，效果顯著，與當(dāng)前的商業(yè)催化電極相比，性能更好。
文檔編號(hào)C25B11/08GK103074641SQ20121058656
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者杜欣童, 楊耀, 鐘澄 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)