ACS Catal：Pt电极表面异丙醇电催化氧化反应研究
纳米技术
燃料电池具有直接将异丙醇氧化为丙酮的能力，同时当丙酮重新进行氢化反应从而生成了异丙醇。通过这种可逆反应过程，异丙醇能作为可重复充放电电池。埃尔朗根-纽伦堡大学Olaf Brummel、于利希研究所、俄罗斯圣彼得堡国立大学等研究了丙醇在Pt电极附近发生的氧化反应具体过程，通过循环伏安测试、电化学时间分辨质谱（electrochemical realtime mass spectrometry, EC-RTMS）、电化学红外反射光谱（electrochemical infrared reflection absorption spectroscopy, EC-IRRAS），结合密度泛函理论方法分析异丙醇和丙酮的振动变化。通过不同的Pt电极进行研究，包括单晶Pt(111)界面、多晶Pt、纳米管结构Pt电极。当电压达到0.3 V，观测到异丙醇以高选择性的氧化反应生成丙酮，在高于0.9 V的电压作用中，该反应过程被抑制。反应的观测过程中，仅有的副反应是生成少量的CO2。在表面积较大的纳米管状Pt电极上，生成的丙酮大部分吸附在电极上，仅有少量脱附。该现象说明，界面上的丙酮毒化了Pt电极并抑制了异丙醇氧化反应。
EC-IRRAS测试结果显示，反应中未见表面有CO相关产物生成，同时该反应的选择性较高，仅仅有少量CO2生成。在电压范围处于0.8~1.0 V范围内设工程CO2，当电极表面同时存在-OH和异丙醇/丙酮，才会发生CO2的副反应。
反应动力学研究结果显示，当丙酮通过羰基官能团吸附在电极表面，产生了自毒化过程，在0.1~1.0 V的电压范围变化循环过程中，作者发现由于电极在催化过程中的自毒化，反应速率逐渐降低。当电压处于0.7~0.8 V之间，反应速率最高，同时电极上的毒化作用最强。
参考文献
Fabian Waidhas, Sandra Haschke, Peyman Khanipour, Lukas Fromm, Andreas Goerling, Julien Bachmann, Ioannis Katsounaros, Karl J. J. Mayrhofer, Olaf Brummel*, and Jörg Libuda
Secondary Alcohols as Rechargeable Electrofuels: Electrooxidation of 2-Propanol at Pt Electrodes, ACS Catal 2020，
DOI：10.1021/acscatal.0c00818
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c00818
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