(完整)ORR的全测试总结推荐文档.doc

1、Nafion 溶液为 1ml 稀释成 50ml ，溶剂乙醇，异丙醇， DMF 等与催化剂材料有关催化剂墨水浓度一般为 5mg ml ，负载量不要超过 400ug cm作为参照的贵金属催化剂负载量小于这个值，自行掌握，以一半居多电解液 0.1M 的 KOH，分别测试N2 充满的 CV， O2 充满的 CV 和 LSV。N2 CV 活化，活化圈数自己实验掌握，扫速为100mV，电压窗口略小于或等于CV 测试窗口。N2 CV 测试，电压窗口与参比电极有关，一般要换算成标准氢电极RHE，换算公式依据能斯特方程：E(RHE) = E(SCE) + 0.0591pH + 0.24 对于 0.1M KOH

2、是 E(SCE)+1.0083 E(RHE) = E(NHE) + 0.0591pHE(NHE) = E(Ag/AgCl) + 0.197，也有 + 0.21 的，这里有疑问饱和甘汞电极SCE，一般氢电极NHE对于 SCE的 CV 测试参数一般画图的时候画到 -0.8，转换到 RHE的时候范围是 0.2 到 1.2，因为氧气还原和氧化的平衡电位为 1.23V，ORR的过电位就是比这个值的部分小的部分，过电位越小，能量转换效率越高因此对于 ORR 就是电位，无论起始还是半波都是越正越好O2 CV测试，参数跟N2 一样O2 LSV测试参数测试从0.2 扫到 -1 因为电极上发生的是氧还原反应，电位

3、从正到负是还原过程稳定性测试有两种，一种是测i-t 曲线，电位选择发生极限扩散后的电位，或者 -0.4，时间一般要数万秒，另一种是循环几千圈CV 后测 LSV对于SCE一般 -0.3转移电子数的测定也有两种方法一种是利用K-L 方程，这里引申一下解析首先是 Levich 方程即 L 方程K-L 方程i 是极限扩散电流，注意这个不是实际测得的极限扩散部分电流，扩散系数， v 为粘度系数，C 为浓度， w 为角速度， n 为转移电子数这里有时直接用电流密度j，那么方程中就去除面积A另外这里的系数0.62，对应角速度w，单位为 rad/s ，而有时系数为A 是电极几何面积，D 为0.2，对应转数N，

4、单位为 r/min ，换算公式 w=2pai*N 或者 w=pai*N/30 ，跟单位有关但是实际测试情况为 Koutecky-Levich 方程，即 K-L 方程这里的 ik 为无任何传质作用时的电流，也就是动力学控制电流，实际测试极限扩散部分的电流是这个电流和理论极限扩散电流共同组成的因此求算转移电子数是极限扩散电流的倒数对角速度平方根倒数作图， 得到的斜率除去常数，剩下的就是 n 了另外这个ik 动力学控制电流也是评估材料活性的标准之一，相对测试的极限扩散电流，这个电流更为权威，具体方法也是根据K-L 方程得到这里 J 是当前电压的测试电流密度，Jd 为极限扩散电流密度，注意这里不是很清

5、楚，不知道是用的测定的值还是通过转移电子数计算得到的值。不过显然在某个电压下，当前测试的电流密度越大的那个，其Jk 也就越大，一般讨论的是某个半波电位处的Jk另一种测定n 的方法是通过旋转圆盘圆环电极RRDE，测试双氧水分解RRDE是双工作电极，在环上施加恒定电压，可以分解盘上产生的H2O2，并达到极限扩散对于 CHI，这里五根线里面黑色的是地线，双工作电极分别接绿线和黄线设定参数为Electrode 2 那里对于双氧水的碱性分解电位为1.48V vs. RHE处理数据用的公式为或者这里的N 叫环捕集系数，在圆盘电极上发生反应，反应产物通过旋转转移至圆环电极上发生反应， 但是由于溶液的径向流动部分产物会带往圆盘的边缘和扩散到溶液内部，因此产物并不能得到完全反应，因此生成的产物与在环电极上被反应的产物之比为收集系数，需要测定，测定是在10mM 的 K3Fe(CN)6+溶剂，这里溶剂有用体系，有用KNO3，有用 KCl，不清楚区别，测定条件是涂抹了催化剂，O2 饱和，扫LSV，LSV设