Page 133 - 《精细化工》2023年第9期

第 9 期 范宗良，等: 高性能 PtNi/CNTs 合金催化剂的构筑及其对甲醇的电催化 ·1981·

缺陷越多，无序程度越大 [47-48] 。未经处理的 CNTs
[49]
的 I D /I G 为 0.84 。经过预处理后，I D /I G 增加至 0.86，
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表明 sp 碳原子减少，这意味着结构中部分 sp 杂化
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碳原子转化为 sp 杂化结构。从 Raman 结果来看，
CNTs 经过预处理后，其表面碳原子的无序程度有所
增加，更有利于金属粒子的负载及分散。

图 5 预处理后 CNTs 的 Raman 谱图
Fig. 5 Raman spectra of CNTs after pretreatment

2.5 MOR 活性评价
采用循环伏安法（CV）评价催化剂的 MOR 电
化学活性。正向阳极峰值电流密度（I f ）与反向阳极
峰值电流密度（I b ）的比值作为一个重要指标，用
于评估 MOR 中 Pt 基催化剂的毒物耐受性 [50-51] 。在
正向扫描区间，观察到的峰属于甲醇氧化；在负向

扫描区间，观察到的峰属于碳质中间体的氧化。I f /I b
值代表催化剂抗 CO 中毒能力，I f /I b 值越大，说明催
化剂抗 CO 中毒能力越好 [52] 。
另外，催化剂的电化学活性面积（ECSA）也是
衡量催化剂 MOR 活性的重要参数之一。通过分析
ECSA 数据可知：（1）ECSA 数值可代表催化剂的活
性中心，ECSA 数值越大，催化剂活性中心数量越
多，催化剂活性越高 [53] 。（2）ECSA 数值与催化剂
几何比表面积数值的比值可代表催化剂中贵金属的
实际利用率 [54-55] ，ECSA 数值越大，催化剂中贵金
属的实际利用率越高。

Pt/CNTs 催化剂：a—全谱；b—Pt 4f 分谱；PtNi/CNTs 催化剂： ECSA=Q H / ([Pt]×0.21) （1）
c—全谱；d—Pt 4f 分谱；e—Ni 2p 分谱 式中 ： [Pt] 为 玻碳电 极表 面涂有 催化 剂的量 ，
图 4 Pt/CNTs、PtNi/CNTs 催化剂的 XPS 谱图 mg/cm ；Q H 为根据氢的吸脱附峰计算得到的平均电
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Fig. 4 XPS spectra of Pt/CNTs and PtNi/CNTs catalysts 2
量，mC/cm ；0.21 为在 Pt 表面氧化一单分子层氢气
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2.4 Raman 分析 所需的电量，mC/cm 。
图 5 为预处理后 CNTs 的 Raman 光谱图。从图 图 6 为 PtNi/CNTs、Pt/C 和 Pt/CNTs 催化剂的
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5 可以看出，1357 和 1583 cm 处峰分别对应 CNTs MOR 活性图。由图 6a 可见，PtNi/CNTs 表现出最高
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的 D 带和 G 带，其中 D 带可归因于 sp 杂化碳原子 的 MOR 峰值电流密度 2556.18 mA/mg Pt （以 Pt 的质
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的无序振动，G 带归因于 sp 杂化碳原子的拉伸振 量计），大于 Pt/CNTs（737.36 mA/mg Pt ）和 Pt/C
动。一般情况下，碳的无序程度可以用 I D /I G （D 带 （434.25 mA/mg Pt ），并且是商业 Pt/C 的 5.89 倍，
和 G 带峰强度比）来衡量，I D /I G 值越大，样品中的 也大于大多数文献报道值 [56-57] 。由图 6b 可见，相对