两种铂电极CPRPt (a)和CCRPt (b)电极表面扫描电镜(SEM)图
铂作为一种应用广泛的金属材料,在电化学和催化领域都有重要的应用价值. 特别是其对有机小分子的高催化性能, 在直接甲醇燃料电池中的重要意义, 引起了人们的极大兴趣, 许多研究者发展了高表面积铂催化剂的制备方法以提高其催化性能和应用效率.
长期以来, SERS技术因其极高的表面检测灵敏度而在电化学中得到应用, 但只有Ag, Au和Cu三种金属表面能极大地增强信号, 而铂族金属却不能. 近年来, 厦门大学田中群小组通过特殊的电极表面粗糙方法, 首次在 Fe, Co,Ni, Rh 和Pt 等一系列纯过渡金属电极上获得并研究了吡啶、硫氰根离子和一氧化碳等多种有机分子和无机离子的高质量的表面拉曼谱图, 发现这些金属体系具有弱的表面增强效应, 增强因子为1～3个数量级.
天津科技大学理学院王小聪等人在原有基础上改进和创新了铂电极制备方法, 成功地用控电位或控电流方波氧化还原法制备了具有纳米结构的铂电极控电位粗糙铂(CPRPt)或控电流粗糙铂(CCRPt). 经扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等技术应用于电极表面的表征, 发现CPRPt电极表面的铂微粒呈具有一定形状规整性的纳米结构状态. 两电极的电催化氧化甲醇的活性均较高. 尤其可贵的是两种电极表面均获得了较强的吡啶吸附SERS谱. 随后，他们采用控电位方波氧化还原法和控电流方波氧化还原法分别成功地制备了控电位粗糙铂(CPRPt)和控电流粗糙铂(CCRPt)纳米级铂电极表面. 通过考察两类电极表面对甲醇电催化氧化的性能, 发现CPRPt和CCRPt纳米级铂电极表面催化氧化甲醇峰值电流密度分别是光滑铂电极的约1.35倍和2.50倍. 采用现场拉曼光谱技术考察了两电极表面的表面增强拉曼(SERS)效应,发现两电极表面对吡啶吸附均有较高SERS活性, CPRPt电极表面还对有机小分子的解离吸附的拉曼光谱具有特殊的增强效应. 初步探讨了两电极表面的SERS机理.