1.ORR方法

氧还原反应（氧还原反应（ORRORR））一、氧还原反应氧还原反应（OxygenReductionReaction,ORR）几乎是所有燃料电池、金属空气电池的首选阴极反应也是许多金属腐蚀过程中的主要反应属-空气电池的首选阴极反应，也是许多金属腐蚀过程中的主要反应。二、实验操作：酸性体系：0.1M高氯酸，25摄氏度，商业Pt/C作为催化剂，5mg20%Pt/C(JM公司)溶于300uL水，700uL异丙醇，100uL5%Nafion超声一小时，滴10uL在5mm盘电极上，于300uL水，700uL异丙醇，100uL5%Nafion超声小时，滴10uL在5mm盘电极上，在N2下CV50圈（0-1.23VVS.RHE），然后LSV（1-0.2VVS.RHE，在饱和氧气条件下），分别在2500、2025、1600、1225、900、625、400转。下），分别在2500、2025、1600、1225、900、625、400转。碱性体系：0.1M氢氧化钾，25摄氏度，商业Pt/C作为催化剂，5mg20%Pt/C(JM公司)g()溶于300uL水，700uL异丙醇，100uL5%Nafion超声一小时，滴10uL在5mm盘电极上，在N2下CV50圈（0.2-0.9VVS.SCE），然后LSV（0-0.9VVS.SCE，在饱和氧气条件下），分别在2500、2025、1600、1225、900、625、400转。公司的旋转圆盘电极，双恒电位仪完成（1）反应温度25摄氏度，通过电解池外层夹套水浴控制；（2）Pt/C催化剂的担载量约为0.05mg/cm2；（2）Pt/C催化剂的担载量约为0.05mg/cm；（3）电极打磨一般先用5um抛光粉抛光，再用0.5um和0.05um抛光粉抛光至平滑；（4）超声时间不能太长，1h即可，否则会对电极有损伤；（5）一般滴10uL催化剂溶液到电极表面，再用表面皿或培养皿或烧杯将其盖上，自然晾干即可。不推荐烘箱高温烘干，这种方式制备的催化剂容易裂开。若采用红外加热的方式，则功率应尽量调小；（6）LSV扫描前的CV扫描起活化电极作用，此时工作电极不旋转；（7）LSV扫描时，推荐先从低速预扫至高速，再从高速扫至低速（采用此数据）；低速（采用此数据）；（8）LSV扫描前，先往电解液中通入O2，扫描LSV时，继续往电解液液面上通入O2，保证电解液中O2饱和；（9）电解池的密封可以确保实验过程中电解液中O2饱和。（9）电解池的密封可以确保实验过程中电解液中O2饱和。若密封不好，会造成O2逸出，实验数据不成规律（如转速与电流不成正相关性）。三、数据分析：31不同转速下的LSV图谱3.1不同转速下的LSV图谱（1）从图中可以看出随着电势越负电流（1）从图中可以看出，随着电势越负，电流密度也随之增大；（2）从图中可以看出，同一电势下的电流密度随着转速的增大而增大；（3）ORR的起始电势越正，表明催化剂的活性越高。方程图谱：（）从图中可以看出线性关系非常好（1）从图中可以看出线性关系非常好（R2=0.9999）。表明实验条件稳定，数据可靠；（2）据此可计算得到ORR的反应电子数目，进一步评价催化剂的性能。取电势-0.2V下的K-L方程图谱某客户不良数据：（1）不同转速下的LSV图谱（1）不同转速下的LSV图谱出现转速反转和重叠现象某客户不良数据：出现掉点现象某客户不良数据：（2）K-L方程图谱线性关系不好问题分析：针对转速反转的现象针对转速反转的现象：（1）首先用转速测量仪检查实际转速是否正确，若有问题则应调制为正常转速；（2）若转速正常，则应检查实验操作（包括电极制作、软件参数设置等）是否有问题；若转常则检实操作极制作软件数等否有（3）若实验操作正常，则一般认为是由于实验过程中电解液溶液中的O2浓度不饱和所致。推荐操作方法为：通入N2扫CV活化电极后，往电解液溶液中通入O2半个小时，扫LSV时，继续往电解液液面以上通入O2，保证电解液中O2始终处于饱和状态，可以提供足够的O2参与反应。尤其需要注意的是要确保电解池密封性好，否则会导致O2逸出，实际参与反应的O2量不够。针对掉点的现象：掉点的主要是因为电解液部分反应区域O2量不足甚至没有，导致反应不充分甚至没有发生反应，尤其是高转速时易发生。因为高转速情况下需O2量更大。解决方法如上述（3），主要是要确保O2浓度饱和，尤其是要确保电解池密封性好。