铂纳米立方体负载多壁碳纳米管的电催化乙醇氧化研究

"多壁碳纳米管负载铂立方体的制备及对乙醇电催化氧化性能 (2013年)" 这篇论文是自然科学领域的，具体研究集中在多壁碳纳米管负载铂立方体的制备及其在乙醇电催化氧化反应中的应用。作者通过线性扫描电沉积技术在玻碳电极或多壁碳纳米管表面成功制备出约38纳米大小的铂纳米立方体。这些立方体由 Pt(111) 择优取向的小粒子组成，这表明它们具有高度有序的晶体结构。 实验中，研究人员运用电化学循环伏安和电位阶跃技术对比分析了所合成的铂纳米立方体与商用碳载铂催化剂在乙醇氧化反应上的电催化活性。结果显示，铂纳米立方体的电催化活性和稳定性都优于商用碳载铂，起峰电位降低了168毫伏，这显示了负载在碳纳米管上的铂立方体具有更高的催化效率。 此外，论文还采用了电化学原位红外光谱技术来深入研究这两种催化剂在乙醇氧化过程中的差异。发现铂纳米立方体的起始氧化电位提前，意味着它们可以更快地启动氧化反应，且催化活性增强。在这些催化剂上，乙醇更倾向于转化为乙酸，显示出更强的CO吸附能力，这可能有助于提高燃料电池的效率和耐久性。 论文提及的直接乙醇燃料电池（DEFC）是一种质子交换膜燃料电池（PEMFC），因为乙醇的广泛可用性和安全性而受到关注。然而，DEFC依赖于昂贵的贵金属催化剂，如铂和钯，这限制了其商业化应用。因此，开发高活性、高稳定性的低载量催化剂是该领域的重要课题。尽管在铂纳米催化剂的研究上已经取得了进步，但控制催化剂的粒径分布、分散度和表面形貌仍然是技术挑战。传统的制备方法往往难以实现理想的微观结构，导致催化性能的不一致性和不稳定。 这篇研究工作为优化燃料电池催化剂提供了新的思路，通过精确控制纳米结构，有望实现更高性能的电催化材料，从而降低燃料电池的成本，提高其效率和使用寿命。