专利名称：高效电催化氧化氨的Pt/ITO电极的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种是电催化技术领域的电极制备方法，具体涉及一种高效电催化氧化氨的Pt/ITO电极的制备方法。
背景技术：
负载分散贵金属微/纳米颗粒的导电基休材料在电催化、能源、生物、光学和电子器件等领域都有着重要的应用前景。近年来，采用具有优良电学和光学性能的氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜作为导电载体引起了迅速关注。较传统的导电基体，ITO除了具有低成本的优点外，还有良好的导电性、高可见光透射率、宽电化学窗口和稳定的物理化学性能等优势。然而在自然界Pt的含量很少，Pt价格昂贵，造成Pt/ITO电极的生产制造成本高昂。为了降低Pt/ITO电极的制造成本，·需要提高Pt的利用率，前人制备的Pt纳米颗粒时电镀液中加入的是H2SO4,得到的颗粒的粒径为300-500nm，造成了纳米颗粒内的Pt无法利用，导致Pt的利用率很低。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高效电催化氧化氨的Pt/ITO电极的制备方法。本发明提供一种高效电催化氧化氨的Pt/ITO电极的制备方法，包括如下步骤:步骤一:制备工作电极，(a)首先将ITO清洗处理；(b)将导线与经步骤(a)清洗处理后的ITO的导电面连接并封装处理，即得工作电极；步骤二:组装三电极体系，将Pt对电极、饱和甘汞参比电极、工作电极以及电解液连接形成回路构成三电极体系；所述电解液是由H2PtCl6溶液与HCl溶液混合而成；步骤三:将三电极体系接入电化学工作站，进行电沉积处理，即得最终得到Pt/ITO电极。优选的，所述清洗包括如下步骤:用丙酮溶液清洗后，超声处理，超声时间为IOmin0优选的，步骤一(b)中，所述封装为用石蜡密封。优选的，所述H2PtCl6溶液的浓度为5mmol/L，所述HCl溶液的浓度为0.5mol/L。优选的，所述电沉积为恒电位法，沉积电压为-1.5V 1.0V，沉积时间为350 450s，沉积温度为20 25°C。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:(I)本发明中加入HCl溶液，由于Cl—离子的作用，使得沉积得到的Pt纳米颗粒的粒径小于10nm，同时大大改善了其分散性，有效地提高了 Pt的利用率；
(2)本本发明方法制备的Pt/ITO电极活性高，可应用在电催化氧化氨领域，在处理环境污染和制造清洁能源领域有较好的应用前景；(3)本发明步骤简单，容易操作，成本低廉，环保，效果显著，与当前的商业催化电极相比，性能更好。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为电镀液中加入H2SO4制备得到的Pt/ITO电极在扫描电镜(SEM)下观测的形貌图；图2为电镀液中加入HCl制备得到的Pt/ITO电极在扫描电镜(SEM)下观测的形貌图；图3为电镀液中加入H2SO4 制备得到的Pt/ITO电极的硫酸循环伏安曲线图；图4为电镀液中加入HCl制备得到的Pt/ITO电极的硫酸循环伏安曲线图；图5为电镀液中加入H2SO4制备得到的Pt/ITO电极的氨循环伏安曲线图；图6为电镀液中加入HCl制备得到的Pt/ITO电极的氨循环伏安曲线图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。实施例1本实施例涉及一种具有高催化活性的Pt/ITO电极的制备方法，包括如下步骤:步骤一:制备工作电极，(a)首先将ITO放入丙酮中，并进行超声清洗IOmin ；(b)将导线与经过步骤(a)处理的ITO的导电面与蜡连接并进行封装处理，即得工作电极；步骤二:组装三电极体系，将Pt对电极、饱和甘汞参比电极、步骤一制得的ITO工作电极及浓度为5mmol/LH2PtCl6与浓度为0.5mol/HCl两种溶液混合而成的电解液连接形成回路构成三电极体系；步骤三:将步骤二中的三电极体系接入到电化学工作站，电沉积方式为恒电位法，沉积电压为-1.5V，沉积时间为350s，沉积温度为20°C。即得最终产物Pt/ITO电极。实施效果:见图2所示最终产物Pt/ITO电极在SEM下观测得到形貌图；将本实施例制得的Pt/ITO电极放入组装的三电极体系中进行硫酸循环伏安测试，电位区间为-0.2 1.0V,扫描速率为50mV/s，循环次数为14，并得到硫酸伏安曲线，见图4所示；将本实施例制得的Pt/ITO电极放入组装的三电极体系中进行氨循环伏安测试，电位区间为-1.0 0.1V，扫描速率为10mV/S，循环次数为6，并得到氨伏安曲线，见图6所示。实施例2
本实施例涉及一种具有高催化活性的Pt/ITO电极的制备方法，包括如下步骤:步骤一:制备工作电极，(a)首先将ITO放入丙酮中，并进行超声清洗IOmin ；(b)将导线与经过步骤(a)处理的ITO的导电面与蜡连接并进行封装处理，即得工作电极；步骤二:组装三电极体系， 将Pt对电极、饱和甘汞参比电极、步骤一制得的ITO工作电极及浓度为5mmol/LH2PtCl6与浓度为0.5mol/HCl两种溶液混合而成的电解液连接形成回路构成三电极体系；步骤三:将步骤二中的三电极体系接入到电化学工作站，电沉积方式为恒电位法，沉积电压为-1.0V,沉积时间为450s，沉积温度为25°C。即得最终产物Pt/ITO电极。实施效果:见图2所示最终产物Pt/ITO电极在SEM下观测得到形貌图；将本实施例制得的Pt/ITO电极放入组装的三电极体系中进行硫酸循环伏安测试，电位区间为-0.2 1.0V,扫描速率为50mV/s，循环次数为14，并得到硫酸伏安曲线，见图4所示；将本实施例制得的Pt/ITO电极放入组装的三电极体系中进行氨循环伏安测试，电位区间为-1.0 0.1V，扫描速率为10mV/S，循环次数为6，并得到氨伏安曲线，见图6所示。实施例3本实施例涉及一种具有高催化活性的Pt/ITO电极的制备方法，包括如下步骤:步骤一:制备工作电极，(a)首先将ITO放入丙酮中，并进行超声清洗IOmin ；(b)将导线与经过步骤(a)处理的ITO的导电面与蜡连接并进行封装处理，即得工作电极；步骤二:组装三电极体系，将Pt对电极、饱和甘汞参比电极、步骤一制得的ITO工作电极及浓度为5mmol/LH2PtCl6与浓度为0.5mol/HCl两种溶液混合而成的电解液连接形成回路构成三电极体系；步骤三:将步骤二中的三电极体系接入到电化学工作站，电沉积方式为恒电位法，沉积电压为-1.2V，沉积时间为400s，沉积温度为23°C。即得最终产物Pt/ITO电极。实施效果:见图2所示最终产物Pt/ITO电极在SEM下观测得到形貌，将本实施例制得的Pt/ITO电极放入组装的三电极体系中进行硫酸循环伏安测试，电位区间为-0.2 1.0V，扫描速率为50mV/s，循环次数为14，并得到硫酸伏安曲线，见图4所示；将本实施例制得的Pt/ITO电极放入组装的三电极体系中进行氨循环伏安测试，电位区间为-1.0 0.1V，扫描速率为10mV/S，循环次数为6，并得到氨伏安曲线，见图6所示。对比例I本对比例涉及一种常规Pt/ITO电极的制备方法，包括如下步骤:步骤一:制备工作电极，(a)首先将ITO放入丙酮中，并进行超声清洗；(b)将导线与经过步骤(a)处理的ITO导电面连接并用石蜡进行密封封装，即得工作电极；步骤二:组装三电极体系，将Pt对电极、饱和甘汞参比电极、步骤一制得的ITO工作电极及浓度为5mmol/LH2PtCl6与浓度为0.5mol/H2S04两种溶液混合而成的电解液连接形成回路构成三电极体系;步骤三:将步骤二中的三电极体系接入到电化学工作站，电沉积方式为恒电位法，沉积电压为-0.3V，沉积时间为100s，沉积温度为25°C。即得最终产物Pt/ITO电极。实施效果:见图1所示；将对比例制得的Pt/ITO电极放入组装的三电极体系中进行硫酸循环伏安测试，电位区间为-0.2 1.0V,扫描速率为50mV/s，循环次数为14，并得到硫酸伏安曲线，见图3所示将对比例制得的Pt/ITO电极放入组装的三电极体系中进行氨循环伏安测试，电位区间为-1.0 0.1V，扫描速率为10mV/S，循环次数为6，并得到氨伏安曲线，见图5所示。综上所述，由实施例1 3与对比例I的扫描电镜照片可以看出，实施例1 3中的Pt纳米颗粒尺寸有明显的减小，同时其分散性较对比例I也大幅度提高。且实施例1 3的硫酸曲线的氢脱吸附峰电流密度也要大于对比例I中的实验结果。在电催化氧化氨时，实施例1 3的峰电流为0.073mA/ug，对比例I的峰电流为0.036mA/ug,实施例1的活性是对比例I的2倍，即Pt的利用率提高了 100%，为原先的200%，从而证明本发明中加入HCl溶液后，使得沉积得到的Pt纳米颗粒的粒径大幅度减小，同时大大改善了其分散性，有效地提高了 Pt的利用率；以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质 内容。
权利要求
1.一种高效电催化氧化氨的Pt/ το电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:制备工作电极， (a)首先将ITO清洗处理； (b)将导线与经步骤(a)清洗处理后的ITO的导电面连接并封装处理，即得工作电极； 步骤二:组装三电极体系， 将Pt对电极、饱和甘汞参比电极、工作电极以及电解液连接形成回路构成三电极体系；所述电解液是由H2PtCl6溶液与HCl溶液混合而成； 步骤三:将三电极体系接入电化学工作站，进行电沉积，即得最终得到Pt/ITO电极。
2.如权利要求1所述的高效电催化氧化氨的Pt/ITO电极的制备方法，其特征在于，步骤一(a)中，所述清洗包括如下步骤:用丙酮溶液清洗后，超声处理，超声时间为lOmin。
3.如权利要求1所述的高效电催化氧化氨的Pt/ITO电极的制备方法，其特征在于，步骤一(b)中，所述封装为使用石蜡进行密封。
4.如权利要求1所述的高效电催化氧化氨的Pt/ITO电极的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述H2PtCl6溶液的浓度为5mmol/L，所述HCl溶液的浓度为0.5mol/L。
5.如权利要求1所述的高效电催化氧化氨的Pt/ITO电极的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述电沉积为恒电位法，沉积电压为-1.5V 1.0V，沉积时间为350 450s，沉积温度为20 25°C。
全文摘要
本发明公开了一种高效电催化氧化氨的Pt/ITO电极的制备方法；所述方法包括如下步骤步骤一制备工作电极，(a)首先将ITO清洗处理；(b)将导线与经步骤(a)清洗处理后的ITO的导电面连接并封装，即得工作电极；步骤二将Pt对电极、饱和甘汞参比电极、工作电极以及电解液连接形成回路构成三电极体系；所述电解液是由H2PtCl6溶液与HCl溶液混合而成；步骤三将三电极体系接入电化学工作站，进行电沉积处理，即可。本发明在电镀液中引入氯离子之后可有效降低电沉积得到的Pt金属颗粒的粒径，得到纳米片状颗粒，同时提高金属颗粒在ITO表面的分散性、铂的催化效率、Pt的利用率。本发明步骤简单，容易操作，成本低廉，环保，效果显著，与当前的商业催化电极相比，性能更好。
文档编号C25B11/08GK103074641SQ20121058656
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者杜欣童, 杨耀, 钟澄 申请人:上海交通大学