電催化ORR的全測試總結(jié)

1、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/cm作為參照的貴金屬催化劑負(fù)載量小于這個(gè)值，自行掌握，以一半居多電解液0.1M的KOH分別測試N充滿的CV Q充滿的CV和 LSV。N 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。N 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)+1.0083E(RHE) = E(

2、NHE) + 0.0591pHE(NHE) = E(Ag/AgCI) + 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(shí)候畫到-0.8，轉(zhuǎn)換到RHE的時(shí)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，ORF的過電位就是比這個(gè)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Q CV測試，參數(shù)跟N 樣Q 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，電位選擇發(fā)生極限擴(kuò)散

3、后的電位， 對于SC般-0.3或者-0.4，時(shí)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(=a62 朋叱"qi是極限擴(kuò)散電流，注意這個(gè)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(shí)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(shí)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

4、試情況為Koutecky-Levich方程，即K-L方程1二丄*丄二丄+1dP *2翊呼叫戶乙這里的ik為無任何傳質(zhì)作用時(shí)的電流，也就是動(dòng)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(gè)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(gè)ik動(dòng)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(gè)電流更為權(quán)威，具體方法也是根據(jù)K-L方程得到Jt =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(gè) 電

5、壓下，當(dāng)前測試的電流密度越大的那個(gè)，其 Jk也就越大，一般討論的是某個(gè) 半波電位處的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RRD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HO,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 1.48 V vs. RHE 處理數(shù)據(jù)用的公式為或者池6 200誅W島這里的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(dòng)部分產(chǎn)物會(huì)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 KFe(CN)6+溶劑，這里溶 劑有用體系，有用KNQ有用KCl，不清楚區(qū)別，測定條件是涂抹了催化劑，Q飽和，掃LSV LSV設(shè)定與正常一樣，得到的環(huán)盤電流密度比值就是捕集系數(shù)。 對于N的理論值是通過公式計(jì)算的。實(shí)際上這個(gè)捕集系數(shù)就