氯化铱在不同介质中的紫外-可见光谱
近年来, 关于氨催化氧化的研究主要是集中在氨燃料电池、环境电催化降解和电化学氨气传感器这三个领域上. 由于氨气在工业上有着广泛的应用, 且氨气的毒性较大,即使是微量的浓度也会对人体造成危害.因此, 对工作和居住环境中氨气的监测具有重要意义, 开发可以进行氨气的在线监测,成本低廉、检测准确度高的电流型氨气传感器成为目前研究与开发的热点.
目前, 已经有许多关于过渡金属催化剂氨氧化的活性及稳定性研究. 例如,Papapolymerou等比较了Pd、Ir、Pt 和Rh催化剂对氨气氧化反应的活性,发现与其他金属相比, 氨气在Ir上氧化为N2的速率最快. de Vooys等研究了Pt、Pd、Ir、Cu、Ag等催化剂在碱性溶液中对氨气的电催化氧化行为, 发现只有Pt和Ir对氨气有稳定的电催化氧化作用. 这是由于反应中间产物Nads对促进产物N2生成的催化剂有毒化作用, 而Pt和Ir对N原子的吸附能较低, 因此Pt和Ir对氨气的电催化氧化作用活性较高. Mishima等也发现在碱性溶液中, Ir是对氨气氧化具有最高催化活性的金属.
上述这些研究主要集中于在碱性电解液中氨气的电催化氧化方面, 因为碱性溶液有利于氨气的电催化氧化反应. 事实上,碱性溶液不适合于应用在电化学氨气传感器中. 因为空气中的CO2会通过传感器的气体电极进入传感器中, 被碱性电解液吸收生成碳酸盐, 这一方面使电解液的碱性不断变化而使传感器的性能逐步变坏,而且, 碳酸盐的溶解度较小, 它很易在电极催化层中结晶沉淀而破坏催化层的结构, 最终使传感器失效. 因此, 对于电化学传感器的应用, 应该研究在中性电解液中催化剂对氨气氧化的电催化性能.
南京师范大学化学与环境科学学院韩益苹等人报道了一种新型的、用NH4F作络合剂的络合还原法制备的Ir催化剂及其对氨氧化的电催化性能. 结果表明, 由于溶液中的Ir3+和NH4F形成络合物, 因此用这种络合法制得Ir催化剂中Ir粒子的平均粒径为2.8 nm,要比不加络合剂时制得的Ir催化剂中Ir粒子的平均粒径(7.5 nm)小很多. 所以, 用络合还原法制得的Ir催化剂对氨氧化的电催化活性和稳定性都比不加络合剂时制得的Ir催化剂好很多. 且该制备方法简单、实用,适用于催化剂的实际生产.