| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202510108388.5 | 申请日 | 2025-01-23 |
| 公开(公告)号 | CN119859827A | 公开(公告)日 | 2025-04-22 |
| 申请人 | 南京工业大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 王亚雯; 罗佳昕; 陈虹宇; | 第一发明人 | 王亚雯 |
| 权利人 | 南京工业大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 南京工业大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：江苏省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：江苏省南京市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：江苏省南京市江北新区浦珠南路30号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：211816 |
| 主IPC国际分类 | C25D3/50 | 所有IPC国际分类 | C25D3/50 ; C25D5/54 ; C25D7/12 ; C25D5/00 ; C25B11/054 ; C25B11/052 ; C25B11/081 ; H01M4/92 ; B82Y30/00 ; B82Y40/00 ; H01M8/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 9 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 南京知识律师事务所 | 专利代理人 | 吴频梅; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种在基底上生长铂 纳米线 阵列的无配体 电沉积 方法，其长度最长可达10μm左右。该方法具有宽泛的沉积电位区间‑0.5 V至‑7 V，通过调整沉积时间，可以在没有模板和小分子配体的条件下，在基底上实现铂纳米线的长度调控；同时，通过改变 硅 烷 偶联剂 的浓度，可以控制铂纳米线的疏 密度 。此外，该合成还可以拓展到导电基底上，使得铂纳米线阵列后续直接作为工作 电极 使用，为电催化等领域提供了具大的应用潜 力 。本发明工艺简单，反应条件温和，成本低廉，以及电沉积法合成 纳米材料 具有精确可控性，操作简便和环保的优点。 | ||
| 权利要求 | 1.一种在基底上合成铂纳米线阵列的无配体的电沉积方法，其特征在于:包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种在基底上合成铂纳米线阵列的无配体电沉积方法技术领域背景技术[0002] 一维铂基纳米材料因其独特的结构和性质，在催化、能源、电子、生物医学等多个领域展现出广泛的应用潜力，包括高长径比、较大的比表面积、快速的电子传输等优点。但是，这种一维的形貌使得铂纳米线的合成具有相当大的挑战性。因为金属晶体通常具有高度对称的晶格，缺乏一维各向异性生长的固有倾向。所以目前合成铂纳米线的方法主要是基于模板的使用与配体辅助生长，通常合成得到较长的铂纳米线都是在模板内实现的，但是这些模板的组装和后续的去除很复杂，并且会涉及到严格的条件和试剂；此外还难以找到具有所需直径、长度的孔通道的合适模板，以及在不影响纳米线完整性的情况下完全去除模板。 [0003] 另外在配体辅助合成铂纳米线中，最常使用的配体的是油胺和聚乙烯吡咯烷酮。但是从传统的角度来看，当纳米线作为催化剂时，其表面的配体层阻断了催化活性位点；并且铂在没有模板或者配体的辅助下很难发生一维生长，这可能与铂固有的各向同性晶体生长行为有关，与Au、Ag等其它贵金属不同，通常Pt的不同面的表面能差大于相应的Au和Ag表面的表面能差，所以很难通过微调反应参数实现形态转变。 发明内容[0005] 本发明的目的在于:提供一种在基底上合成铂纳米线阵列的无配体电沉积方法。本发明利用电化学沉积法，具有宽泛的生长电位窗口（‑0.5 V至‑7 V），通过调控沉积时间可以拿到不同长度的铂纳米线阵列，改变APTES浓度可以控制铂纳米线阵列的疏密度。此外，该合成还可以拓展到导电基底上，使得铂纳米线阵列后续直接作为工作电极使用，为电催化等领域提供了具大的应用潜力。本发明工艺简单，反应条件温和，成本低廉，以及电沉积法合成纳米材料具有精确可控性，操作简便和环保的优点。 [0006] 为了解决本发明的技术问题，提出技术方案为：一种在基底上合成铂纳米线阵列的无配体电沉积方法，包括以下步骤： [0008] （2）将步骤（1）中基底取出冲洗掉多余的APTES溶液，并浸泡在铂颗粒溶液中； [0009] （3）将步骤（2）中基底取出冲洗掉多余的铂颗粒溶液，然后配制电解液； [0012] 优选的，包括以下步骤： [0013] （1）首先通过等离子体清洗机对基底进行的亲水性处理，然后在酸性条件下使用三氨基丙基三乙氧基硅烷溶液APTES对基底进行氨基化处理； [0014] （2）将步骤（1）中基底取出冲洗掉多余的APTES溶液，并浸泡在3 5 nm的铂颗粒溶~液中； [0015] （3）将步骤（2）中基底取出冲洗掉多余的铂颗粒溶液，然后配制电解液； [0016] （4）电沉积采用三电极体系，其中饱和Ag/AgCl作为参比电极，碳棒作为对电极，基底作为工作电极；电解液由水和乙醇组成，其中氯铂酸作为金属前驱体，不额外加入配体；电解液pH值为1.25 2.79； ~ [0017] （5）电沉积合成方法使用的是恒电位安培法，将电位设置在‑0.5 V至‑7V，沉积时间控制在5 min‑180 min，电沉积反应结束后，将硅片取出，用水和乙醇冲洗，并在表征前干燥。 [0018] 优选的，步骤（1）中，三氨基丙基三乙氧基硅烷的浓度是5 mM。 [0019] 优选的，所述基底为硅片、疏水碳纸、亲水碳纸、疏水碳布或导电玻璃。 [0020] 优选的，步骤（1）中，对基底进行官能化处理所用到的硅烷偶联剂可以是三氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）或三氰基丙基三乙氧基硅烷（CPTES）。 [0021] 优选的，步骤（1）中，处理基底的酸使用的是醋酸。 [0022] 优选的，步骤（4）中，步骤（4）中，电解液的总体积为12 mL，水和乙醇的体积比为2：1，其中氯铂酸的浓度为1.2‑2.4 mM作为金属前驱体，溶解在水中，并且在合成中不额外加入配体。 [0023] 优选的，包括如下步骤： [0024] （1）首先通过等离子体清洗机对基底进行10 min的亲水性处理，然后在酸性条件下使用三氨基丙基三乙氧基硅烷溶液APTES对基底进行30 min的氨基化处理，三氨基丙基三乙氧基硅烷的浓度是5 mM，将APTES溶于等体积的乙醇和水中1：1，在配制时先加乙醇后加水，防止硅烷偶联剂的过度水解，配制好APTES后与浓度为17.4 M醋酸等体积混合进而处理基底； [0025] （2）将步骤（1）中基底取出冲洗掉多余的APTES溶液，并浸泡在3 5 nm的铂颗粒溶~液中2 h； [0026] （3）将步骤（2）中基底取出冲洗掉多余的铂颗粒溶液，然后配制电解液； [0027] （4）电沉积采用三电极体系，其中饱和Ag/AgCl作为参比电极，碳棒作为对电极，基底作为工作电极；电解液的总体积为12 mL，主要由水和乙醇组成，水和乙醇的体积比为2：1；其中氯铂酸1.2 mM作为金属前驱体，溶解在水中，并且在合成中不额外加入配体，而另外加入一定量的2 M的盐酸，测定电解液pH值为1.82； [0028] （5）合成中使用的是恒电位安培法，沉积时间为120 min，沉积结束后，用乙醇和水清洗，并在表征前干燥，基底表面覆盖一层黑膜说明铂纳米线阵列成功合成。 [0030] 有益效果： [0031] 与现有技术相比，本发明能够合成不同长度的铂纳米线阵列，并且最长可达10 μm左右，这是目前在平面基底上所达不到的长度，这一技术突破了模板、配体的限制，解决了因去除模板或是去除配体会造成的纳米线形貌的改变，在催化、电子和光电子设备等领域展现出巨大的应用前景。 [0032] 本发明制备的铂纳米线，由于其独特的结构特征，这种一维线性结构可用于燃料电池比如甲醇燃料电池，质子交换膜电池，具有良好的催化活性。此外，无配体合成的铂纳米线减少了因催化过程中去除配体这一步繁琐的步骤，以及避免了纳米结构中被配体阻碍的活性位点无法使用所造成的活性损失，并为纳米线的合成开辟了新的道路。 [0033] 该方法具有宽泛的沉积电位区间‑0.5 V至‑7 V，通过调整沉积时间，可以在没有模板和小分子配体的条件下，在基底上实现铂纳米线的长度调控；同时，通过改变硅烷偶联剂的浓度，可以控制铂纳米线的疏密度。此外，该合成还可以拓展到导电基底上，使得铂纳米线阵列后续直接作为工作电极使用，为电催化等领域提供了具大的应用潜力。本发明工艺简单，反应条件温和，成本低廉，以及电沉积法合成纳米材料具有精确可控性，操作简便和环保的优点。 [0034] 该技术中基底的表面处理是比较敏感的，对于基底表面的氨基数量有严格的要求，氨基化处理时必须加入酸混合，如图1所示，因为酸的加入会促进APTES的水解，而抑制它的自缩合程度，进而减少表面氨基的数量，这样才能得到均一且密集分布的铂纳米线阵列。 [0036] 步骤（5）中，改变的电化学沉积时间可获得不同长度的铂纳米线阵列。 [0037] 在2.4 mM的氯铂酸浓度下，我们确定了适合电沉积铂纳米线生长的最佳窗口为‑3 V到‑7 V，如图4所示，此窗口内，合成出的铂纳米线展现出很好的均一性和优异的线性形貌。在超出适宜的生长窗口后，即当电位达到‑10 V时，由于体系内还原速率过快，导致了铂来不及在基底上沉积从而游离于电解液中，并且电解液会变黑，所以纳米线密度大幅下降，基底上更多的是铂颗粒；而电位过低时，还原速率太慢也只能生成球形颗粒。 [0038] 本发明中，我们对影响铂纳米线合成的电解液pH值进行了系统的筛选。如图4所示，当电解液pH值降至0.85时，反应内的析氢更加明显，与还原铂相竞争，并且由于大量气泡的产生，影响了纳米线的生长而更倾向于成片。而当电解液pH值增加时，片状结构越来越小，此时更倾向于线性生长；直到pH值为1.25时，片状生长基本消失，当pH值保持在1.25~2.79内，基底上都能得到均一分布的且茂密的铂纳米线阵列。而当pH升高至中性或者是碱性，就只能得到球形的纳米颗粒。 [0039] 本发明同时还涉及在不同基底材料上生长铂纳米线阵列比如硅片以及一些导电性良好的材料如碳纸，碳布，导电玻璃等，这种基底的普适性可以使生长有铂纳米线阵列的导电材料作为工作电极直接使用，减轻了催化剂制备过程中催化剂不可避免的损失以及与电极之间的结合不紧密等问题，在电催化方面具有极大的应用潜力。附图说明 [0040] 图1为本发明中基底前处理是否使用APTES，APTES浓度以及APTES酸化后对纳米线生长的不同影响的SEM图像，a是不使用APTES处理基底；b‑e是不同浓度的APTES处理基底，‑2 ‑3 ‑9具体为（b）5 mM；（c）5×10 mM；（d）5×10 mM；（e）5×10 mM；f是将5 mM的APTES与醋酸进行等体积比混合后再处理基底。 [0041] 图2为本发明中用不同浓度的APTES酸化溶液处理基底后的SEM图像，（a）5 mM；（b）‑1 ‑2 ‑35×10 mM；（c）5×10 mM；（d）5×10 mM。 [0043] 图4为本发明中在2.4 mM的氯铂酸中加酸或碱调pH至（a）0.85；（b）1；（c）1.25；（d）2.31；（e）2.79；（f）3。 [0044] 图5为本发明中在1.2 mM的氯铂酸中加酸后于‑5 V的还原电位下生长（a）5 min；（b）10 min；（c）30 min；（d）60 min；（e）120 min；（f）180 min的SEM图像。 [0045] 图6是在不同基底表面生长铂纳米线阵列的SEM图像，(a)疏水碳布；(b)疏水碳纸；(c)导电玻璃；(d)亲水碳纸。 [0046] 图7以亲水碳纸为基底，控制沉积时间为10 min、30 min、60 min、120 min得到的长度为100 nm、170 min、400 nm、600 nm的Pt纳米线的SEM图像。 [0047] 图8在亲水碳纸上生长的铂纳米线和传统商业铂碳作为甲醇氧化催化剂时，通过循环伏安法（CV）测量得到的面积活性图。 具体实施方式[0048] 下面结合具体实施方式及附图对本发明进行进一步说明 [0049] 实施例1 [0050] （1）首先通过等离子体清洗机对硅片进行10 min的亲水性处理，然后在酸性条件下使用三氨基丙基三乙氧基硅烷溶液（APTES）对基底进行30 min的氨基化处理，具体来说，‑2 ‑3 ‑9三氨基丙基三乙氧基硅烷的浓度分别是5 mM、5×10 mM、5×10 mM、5×10 mM； [0051] APTES的酸化溶液是指将5 mM的APTES与17.4 M的醋酸进行等体积比混合，在配制过程中将APTES溶于等体积比1：1的乙醇和水中，在配制时先加乙醇后加水，防止硅烷偶联剂的过度水解； [0052] （2）将步骤（1）中基底取出冲洗掉多余的APTES溶液，并浸泡在3 5 nm的铂颗粒溶~液中2 h； [0053] （3）将步骤（2）中基底取出冲洗掉多余的铂颗粒溶液，然后配制电解液； [0054] （4）电沉积采用三电极体系，其中饱和Ag/AgCl作为参比电极，碳棒作为对电极，基底作为工作电极；电解液的总体积为12 mL，主要由水和乙醇组成，水和乙醇的体积比为2：1；其中氯铂酸2.4 mM作为金属前驱体，溶解在水中，测定电解液pH值为2.31； [0055] （5）合成中使用的是恒电位安培法，将电位设置在‑3 V，沉积时间为10 min，沉积结束后，用乙醇和水清洗，并在表征前干燥，基底表面覆盖一层黑膜说明铂纳米线阵列成功合成。 [0056] 图1为本发明中基底前处理是否使用APTES，APTES浓度以及APTES酸化后对纳米线生长的不同影响的SEM图像，a是不使用APTES处理基底；b‑e是不同浓度的APTES处理基底，‑2 ‑3 ‑9具体为（b）5 mM；（c）5×10 mM；（d）5×10 mM；（e）5×10 mM；f是将5 mM的APTES与醋酸进行等体积比混合后再处理基底。 [0057] 产品经扫描电子显微镜分析，如图1所示未用APTES处理后的基底只能得到铂纳米颗粒的致密层，而随着APTES浓度的降低，基底表面逐渐发生线性生长，并且其密度也在增加；另外，APTES的酸化溶液处理过的基底，能获得均一且密集生长的铂纳米线阵列。使用5 mM的APTES与醋酸等体积比混合后生长的纳米线（长度500 nm左右，直径5.5 nm）形貌上，均一度属于最佳。 [0058] 实施例2 [0059] （1）首先通过等离子体清洗机对硅片进行10 min的亲水性处理，然后在酸性条件下使用三氨基丙基三乙氧基硅烷溶液（APTES）对基底进行30 min的氨基化处理，三氨基丙‑1 ‑2 ‑3基三乙氧基硅烷的浓度分别是5 mM、5×10 mM、5×10 mM、5×10 mM，将APTES溶于等体积的乙醇和水中（1：1），在配制时先加乙醇后加水，防止硅烷偶联剂的过度水解，将配制好的APTES溶液与浓度为17.4 M醋酸等体积混合进而处理基底； [0060] （2）将步骤（1）中基底取出冲洗掉多余的APTES溶液，并浸泡在3 5 nm的铂颗粒溶~液中2 h； [0061] （3）将步骤（2）中基底取出冲洗掉多余的铂颗粒溶液，然后配制电解液； [0062] （4）电沉积采用三电极体系，其中饱和Ag/AgCl作为参比电极，碳棒作为对电极，基底作为工作电极；电解液的总体积为12 mL，主要由水和乙醇组成，水和乙醇的体积比为2：1；其中氯铂酸2.4 mM作为金属前驱体，溶解在水中，测定电解液pH值为2.31； [0063] （5）合成中使用的是恒电位安培法，将电位设置在‑3 V，沉积时间为10 min，沉积结束后，用乙醇和水清洗，并在表征前干燥，基底表面覆盖一层黑膜说明铂纳米线阵列成功合成。 [0064] 图2为本发明中用不同浓度的APTES酸化溶液处理基底后的SEM图像，（a）5 mM；（b）‑1 ‑2 ‑35×10 mM；（c）5×10 mM；（d）5×10 mM。 [0065] 产品经扫描电子显微镜分析，使用酸化的APTES溶液处理基底后，图2所示纳米线的密度随着APTES浓度的降低而逐渐降低，更多的生成了纳米颗粒。使用5 mM的APTES与醋酸等体积比混合后生长的纳米线形貌上，密度属于最佳。 [0066] 实施例3 [0067] （1）首先通过等离子体清洗机对硅片进行10 min的亲水性处理，然后在酸性条件下使用三氨基丙基三乙氧基硅烷溶液（APTES）对基底进行30 min的氨基化处理，具体来说，三氨基丙基三乙氧基硅烷的浓度是5 mM（1.10685 mg/mL），将APTES溶于等体积比的乙醇和水中（1：1），在配制时先加乙醇后加水，防止硅烷偶联剂的过度水解，将配制好的APTES与浓度为17.4 M的醋酸等体积混合进而处理基底； [0068] （2）将步骤（1）中基底取出冲洗掉多余的APTES溶液，并浸泡在3 5 nm的铂颗粒溶~液中2 h； [0069] （3）将步骤（2）中基底取出冲洗掉多余的铂颗粒溶液，然后配制电解液； [0070] （4）电沉积采用三电极体系，其中饱和Ag/AgCl作为参比电极，碳棒作为对电极，基底作为工作电极；电解液的总体积为12 mL，主要由水和乙醇组成，水和乙醇的体积比为2：1；其中氯铂酸2.4 mM作为金属前驱体，溶解在水中，测定电解液pH值为2.31； [0071] （5）合成中使用的是恒电位安培法，将电位设置在‑1 V至‑10 V，沉积时间为10 min，沉积结束后，用乙醇和水清洗，并在表征前干燥，基底表面覆盖一层黑膜说明铂纳米线阵列成功合成。 [0072] 图3为本发明中2.4 mM的氯铂酸在不同还原电压（a）‑1 V；（b）‑2 V；（c）‑3 V；（d）‑7 V；（e）‑9 V；（f）‑10 V下得到的SEM图像。 [0073] 产品经扫描电子显微镜分析，如图3所示，在电解液pH值为2.31的条件下，确定了铂纳米线的适宜生长窗口为‑3 V至‑7 V。当还原电压在‑1 V时，此时在基底表面只能得到大量的铂颗粒，随着还原电压的负移（‑2 V），纳米线逐渐生成，并且在还原电压达到‑3 V时，能得到分布均一，密集生长的铂纳米线，那么当电压进一步负移，直到‑10 V时，纳米线的密度以及长度都是在逐渐降低，此时铂还原太快大部分都进入到电解液中。 [0074] 实施例4 [0075] （1）首先通过等离子体清洗机对硅片进行10 min的亲水性处理，然后在酸性条件下使用三氨基丙基三乙氧基硅烷溶液（APTES）对基底进行30 min的氨基化处理，具体来说，三氨基丙基三乙氧基硅烷的浓度是5 mM（1.10685 mg/mL），将APTES溶于等体积的乙醇和水中1：1，在配制时先加乙醇后加水，防止硅烷偶联剂的过度水解，将配制好的APTES与浓度为17.4 M醋酸等体积混合进而处理基底； [0076] （2）将步骤（1）中基底取出冲洗掉多余的APTES溶液，并浸泡在3 5 nm的铂颗粒溶~液中2 h； [0077] （3）将步骤（2）中基底取出冲洗掉多余的铂颗粒溶液，然后配制电解液； [0078] （4）电沉积采用三电极体系，其中饱和Ag/AgCl作为参比电极，碳棒作为对电极，基底作为工作电极；电解液的总体积为12 mL，主要由水和乙醇组成，水和乙醇的体积比为2：1；其中氯铂酸2.4 mM作为金属前驱体，溶解在水中，测定电解液pH值为2.31，并且额外向电解液中加入盐酸或者氢氧化钠调节pH值； [0079] （5）合成中使用的是恒电位安培法，将电位设置在‑3 V，沉积时间为10 min，沉积结束后，用乙醇和水清洗，并在表征前干燥，基底表面覆盖一层黑膜说明铂纳米线阵列成功合成。 [0080] 图4为本发明中在2.4 mM的氯铂酸中加酸或碱调pH至（a）0.85；（b）1；（c）1.25；（d）2.31；（e）2.79；（f）3。 [0081] 产品经扫描电子显微镜分析，图4所示，当电解液pH值降至0.85时，反应内的析氢更加明显，与还原铂相竞争，并且由于大量气泡的产生，影响了纳米线的生长而更倾向于成片。而当电解液pH值增加时，片状结构越来越小，此时更倾向于线性生长；直到pH值为1.25时，片状生长基本消失，当pH值保持在1.25 2.79内，基底上都能得到均一分布的且茂密的~铂纳米线阵列。而当pH升高至中性或者是碱性，就只能得到球形的纳米颗粒。 [0082] 实施例5 [0083] （1）首先通过等离子体清洗机对硅片进行10 min的亲水性处理，然后在酸性条件下使用三氨基丙基三乙氧基硅烷溶液（APTES）对基底进行30 min的氨基化处理，具体来说，三氨基丙基三乙氧基硅烷的浓度是5 mM（1.10685 mg/mL），将APTES溶于等体积比的乙醇和水中（1：1），在配制时先加乙醇后加水，防止硅烷偶联剂的过度水解，将配制好的APTES与浓度为17.4 M醋酸等体积混合进而处理基底； [0084] （2）将步骤（1）中基底取出冲洗掉多余的APTES溶液，并浸泡在3 5 nm的铂颗粒溶~液中2 h； [0085] （3）将步骤（2）中基底取出冲洗掉多余的铂颗粒溶液，然后配制电解液； [0086] （4）电沉积采用三电极体系，其中饱和Ag/AgCl作为参比电极，碳棒作为对电极，基底作为工作电极；电解液的总体积为12 mL，主要由水和乙醇组成，水和乙醇的体积比为2：1；其中氯铂酸1.2 mM作为金属前驱体，溶解在水中，并且在合成中不额外加入配体，而另外加入一定量的2 M的盐酸，测定电解液pH值为1.82； [0087] （5）合成中使用的是恒电位安培法，将电位设置在‑5 V，沉积时间分别为5 min、10 min、30 min、60 min、120 min、180 min，沉积结束后，用乙醇和水清洗，并在表征前干燥，基底表面覆盖一层黑膜说明铂纳米线阵列成功合成。 [0088] 图5为本发明中在1.2 mM的氯铂酸中加酸后于‑5 V的还原电位下生长（a）5 min；（b）10 min；（c）30 min；（d）60 min；（e）120 min；（f）180 min的SEM图像。 [0089] 产品经扫描电子显微镜分析，电解液条件为在1.2 mM的氯铂酸中加酸能使纳米线的长度增加到最长为接近10 μm，而原电解液条件（氯铂酸2.4 mM）生长的纳米线长度只能达到1 μm左右。图5所示可见纳米线的长度随着沉积时间呈线性增长，长度分别为250 nm、500 nm、1 μm、1.5 μm、3 μm、9.5 μm，直径为5.5 nm的铂纳米线。 [0090] 实施例6 [0091] （1）首先通过等离子体清洗机对导电基底，如碳纸、碳布、导电玻璃进行15 min的亲水性处理，然后在酸性条件下使用三氨基丙基三乙氧基硅烷溶液（APTES）对基底进行10 min的氨基化处理，具体来说，三氨基丙基三乙氧基硅烷的浓度是5 mM（1.10685 mg/mL），将APTES溶于等体积比的乙醇和水中（1：1），在配制时先加乙醇后加水，防止硅烷偶联剂的过度水解，将配制好的APTES与浓度为17.4 M醋酸等体积混合进而处理基底； [0092] （2）将步骤（1）中基底取出冲洗掉多余的APTES溶液，并浸泡在3 5 nm的铂颗粒溶~液中2 h； [0093] （3）将步骤（2）中基底取出冲洗掉多余的铂颗粒溶液，然后配制电解液； [0094] （4）电沉积采用三电极体系，其中饱和Ag/AgCl作为参比电极，碳棒作为对电极，基底作为工作电极；电解液的总体积为12 mL，主要由水和乙醇组成，水和乙醇的体积比为2：1；其中氯铂酸1.2 mM作为金属前驱体，溶解在水中，并且额外向电解液中加入2 M的盐酸，测定电解液pH值为1.82； [0095] （5）合成中使用的是恒电位安培法，将电位设置在‑0.5 V，沉积时间为10 min，沉积结束后，用乙醇和水清洗，并在表征前干燥。 [0096] 图6是在不同基底表面生长铂纳米线阵列的SEM图像，(a)疏水碳布；(b)疏水碳纸；(c)导电玻璃；(d)亲水碳纸。 [0097] 产品经扫描电子显微镜分析，如图6所示，基于上述基底为硅片的调控实验，得到铂纳米线的最优合成条件，直接应用于导电基底，由于硅片的内阻相比于导电基底的内阻要大得多，因此铂纳米线在导电基底上的生长电位调整‑0.5 V为最佳。其中疏水碳布/碳纸上生长的为纳米线和纳米颗粒的混合物，导电玻璃上生长纳米线密度很低，而亲水碳纸上生长的纳米线从均一度及形貌上来说是最佳的。并且如图7所示，通过调整沉积时间，我们可以在亲水碳纸上得到不同长度的铂纳米线，分别沉积10 min、30 min、60 min、120 min可以得到长度为100 nm、170 min、400 nm、600 nm的纳米线。并且在导电基底上得到的铂纳米线可以直接用于催化反应，减少了传统制催化剂过程中如损失催化剂或是催化剂与电极之间的结合力弱等问题，极大的促进了电催化的发展。 [0098] 之后进行电化学测试，电化学测试采用三电极测试，对电极是石墨棒；参比电极是饱和甘汞电极（SCE）；工作电极是生长铂纳米线的亲水碳纸。电解液是1 M的KOH和0.5 M的甲醇水溶液。循环伏安法（CV）测试的扫描速率为50 mV/s。 [0099] 图8在亲水碳纸上生长不同长度的铂纳米线和传统商业铂碳作为甲醇氧化催化剂时，通过循环伏安法（CV）测量得到的面积活性图。 [0100] 如图8所示，电化学测试结果表明，铂纳米线的长度越长，其面积活性相应的增加，‑2其中长度为600 nm的铂纳米线面积活性能达到217 mA/cm ,而商业Pt/C的面积活性仅为‑2 17.4 mA/cm ，所以无配体生长的铂纳米线电流密度相较于传统商业铂碳展现出10倍的甲醇氧化催化效率，并且其正向氧化峰电位有拖后现象，说明它对含碳氧化物的抑制增强。 |
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