氧還原ORR的全測試總結(jié)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上Nafion溶液為1ml稀釋成50ml，溶劑乙醇，異丙醇，DMF等與催化劑材料有關(guān)催化劑墨水濃度一般為5mg/ml，負(fù)載量不要超過400ug/cm2作為參照的貴金屬催化劑負(fù)載量小于這個值，自行掌握，以一半居多電解液0.1M的KOH，分別測試N2充滿的CV，O2充滿的CV和LSV。N2 CV活化，活化圈數(shù)自己實(shí)驗(yàn)掌握，掃速為100mV，電壓窗口略小于或等于CV測試窗口。N2 CV測試，電壓窗口與參比電極有關(guān)，一般要換算成標(biāo)準(zhǔn)氫電極RHE，換算公式依據(jù)能斯特方程：E(RHE) = E(SCE) + 0.0591pH + 0.24 對于0.1M KOH是E(SCE)+1.0

2、083E(RHE) = E(NHE) + 0.0591pHE(NHE) = E(Ag/AgCl) + 0.197，也有+ 0.21的，這里有疑問飽和甘汞電極SCE，一般氫電極NHE對于SCE的CV測試參數(shù)一般畫圖的時候畫到-0.8，轉(zhuǎn)換到RHE的時候范圍是0.2到1.2，因?yàn)檠鯕膺€原和氧化的平衡電位為1.23V，ORR的過電位就是比這個值的部分小的部分，過電位越小，能量轉(zhuǎn)換效率越高因此對于ORR就是電位，無論起始還是半波都是越正越好O2 CV測試，參數(shù)跟N2一樣O2 LSV測試參數(shù)測試從0.2掃到-1因?yàn)殡姌O上發(fā)生的是氧還原反應(yīng)，電位從正到負(fù)是還原過程穩(wěn)定性測試有兩種，一種是測i-t曲線，電位

3、選擇發(fā)生極限擴(kuò)散后的電位，對于SCE一般-0.3或者-0.4，時間一般要數(shù)萬秒，另一種是循環(huán)幾千圈CV后測LSV轉(zhuǎn)移電子數(shù)的測定也有兩種方法一種是利用K-L方程，這里引申一下解析K-L方程首先是Levich方程即L方程i是極限擴(kuò)散電流，注意這個不是實(shí)際測得的極限擴(kuò)散部分電流，A是電極幾何面積，D為擴(kuò)散系數(shù)，v為粘度系數(shù)，C為濃度，w為角速度，n為轉(zhuǎn)移電子數(shù)這里有時直接用電流密度j，那么方程中就去除面積A另外這里的系數(shù)0.62，對應(yīng)角速度w，單位為rad/s，而有時系數(shù)為0.2，對應(yīng)轉(zhuǎn)數(shù)N，單位為r/min，換算公式w=2pai*N或者w=pai*N/30，跟單位有關(guān)但是實(shí)際測試情況為Koute

4、cky-Levich方程，即K-L方程這里的ik為無任何傳質(zhì)作用時的電流，也就是動力學(xué)控制電流，實(shí)際測試極限擴(kuò)散部分的電流是這個電流和理論極限擴(kuò)散電流共同組成的因此求算轉(zhuǎn)移電子數(shù)是極限擴(kuò)散電流的倒數(shù)對角速度平方根倒數(shù)作圖，得到的斜率除去常數(shù)，剩下的就是n了另外這個ik動力學(xué)控制電流也是評估材料活性的標(biāo)準(zhǔn)之一，相對測試的極限擴(kuò)散電流，這個電流更為權(quán)威，具體方法也是根據(jù)K-L方程得到這里J是當(dāng)前電壓的測試電流密度，Jd為極限擴(kuò)散電流密度，注意這里不是很清楚，不知道是用的測定的值還是通過轉(zhuǎn)移電子數(shù)計(jì)算得到的值。不過顯然在某個電壓下，當(dāng)前測試的電流密度越大的那個，其Jk也就越大，一般討論的是某個半波電

5、位處的Jk另一種測定n的方法是通過旋轉(zhuǎn)圓盤圓環(huán)電極RRDE，測試雙氧水分解RRDE是雙工作電極，在環(huán)上施加恒定電壓，可以分解盤上產(chǎn)生的H2O2，并達(dá)到極限擴(kuò)散對于CHI，這里五根線里面黑色的是地線，雙工作電極分別接綠線和黃線設(shè)定參數(shù)為Electrode 2那里對于雙氧水的堿性分解電位為1.48V vs. RHE處理數(shù)據(jù)用的公式為或者這里的N叫環(huán)捕集系數(shù)，在圓盤電極上發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移至圓環(huán)電極上發(fā)生反應(yīng)，但是由于溶液的徑向流動部分產(chǎn)物會帶往圓盤的邊緣和擴(kuò)散到溶液內(nèi)部，因此產(chǎn)物并不能得到完全反應(yīng)，因此生成的產(chǎn)物與在環(huán)電極上被反應(yīng)的產(chǎn)物之比為收集系數(shù)，需要測定，測定是在10mM的K3Fe(CN)6+溶劑，這里溶劑有用體系，有用KNO3，有用KCl，不清楚區(qū)別，測定條件是涂抹了催化劑，O2飽和，掃LSV，LSV設(shè)定與正常一樣，得到的環(huán)