铂-氧化钛电极的XPS图谱
自Gilman首次报道CO在Pt电极上的电化学氧化伏安特性以来, CO在各种电极材料上氧化及吸附行为得到广泛研究. 酸性溶液中CO在Pt电极上的氧化机理较为公认的有反应对机理和水放电机理. 虽然两种机理对控制步骤的指认不同, 但共同点是CO要吸附后才能被氧化和生成CO2所需要的氧原子来自吸附的水分子,所有实验均表明CO氧化始于Pt表面氧化区.
关于CO电催化氧化的研究已有许多综述性的文章, 对于纯金属催化剂, Pt仍然是最有效的电催化剂. 有研究报道, CO氧化的某些中间产物或CO的吸附态会引起Pt电极表面中毒失活. Watanabe等系统报道过光滑Pt电极表面采用欠电势沉积法修饰亚单层的Sn, Ge和Ru可显著提高电极对CO等小分子的氧化电催化活性. 另外, 一定组成的Pt-Ru(质量比0.5∶0.5)合金对CO氧化的电催化活性较相应的单组分金属催化剂的高. 除了二元合金催化剂以外, 金属及金属氧化物由于可能存在的氧空位或吸附的含氧物种, 在异相催化的研究中也是一类重要的催化剂.
TiOx作为贵金属分散的客体基质已被广泛用于表面催化的研究, 铂分散的TiO2电极由于TiO2基质和Pt之间存在强烈相互作用而改变了铂表面的电子特性, 导致了CO在其表面的化学吸附很弱. 还有研究报道了电化学方法制备的铂修饰的TiO2电极的结构和电催化性能, 结果表明, Pt在TiO2中的分散度(铂粒子粒径约为0.5μm) 得到一定提高, 电极对析氧等反应呈现出很高的电催化活性. 杨辉等通过阴极还原-阳极氧化两步骤方法使Pt和TiOx达到高度分散, 并研究了复合电极对甲醇氧化的电催化性能, 结果表明, 电极对甲醇的氧化呈现出很高的催化活性和稳定性.
中国科学院长春应用化学研究所陆天虹等人通过阴极还原-阳极氧化法制备了Pt-TiO2/Ti电极, 研究了CO在该电极上的电化学行为和电极制备条件对CO电催化氧化的影响. 结果表明, 与Pt电极相比, CO在Pt-TiO2/Ti电极上的氧化峰峰电位负移了100 mV, 并且表现出较好的稳定性. 通过XPS技术对Pt-TiO2/Ti电极进行了表征, 发现Pt以金属形式存在, Ti以TiO2形式存在. Pt-TiO2/Ti电极能抗CO中毒的原因可能是因为TiO2的掺杂使引起催化剂中毒的桥式吸附的CO物种在复合催化剂上的吸附率较低所致.