扫描速度、溶液pH值对PFeTPP修饰电极的直接电化学行为的影响

赵群瑶

摘    要：近些年，源于人们对燃料电池阴极催化剂的研究，金属卟啉在化学修饰电极方面得到了很大的发展。金属卟啉具有良好的光电性能。尤其一些过渡金属卟啉大环配合物是解决燃料电池阴极最有希望的催化剂材料[1][2]。首先采用循环伏安法制备四苯基铁卟啉修饰电极，并对修饰电极上的导电物质PFeTPP进行紫外表征。然后研究扫描速度、溶液pH值对PFeTPP修饰电极的直接电化学行为的影响。

关键词：修饰电极;溶液pH值;电化学

1  扫描速度对PFeTPP修饰电极的直接电化学行为的影响

为研究不同扫描速度对PFeTPP修饰电极的直接电化学行为的影响，我们将PFeTPP修饰电极在N2饱和的PBS溶液中分别以50、100、150、200、300、400、500mV/s的速度进行扫描，其CV曲线对比图如图1所示。

PFeTPP修饰电极在不同扫速下上到下依次为：50、100、150、200、300、400、500mV/s。

为更好的理解PFeTPP修饰电极的直接电化学行为，我们将图1中的还原峰电流与氧化峰电流分别与扫速的1/2次方进行研究，结果发现还原峰电流、氧化峰电流与扫速的1/2次方呈现如图2图3的关系。

图1中表明随着扫速的增大，还原峰电流和氧化峰电流依次增大，还原峰和氧化峰电位变化很小，还原峰电位均在-0.2V左右，氧化峰电位在0V左右。这说明该过程的电子传递速度较快。还原峰对应电活性Fe（III）被还原成Fe（II），氧化峰对应电活性Fe（II）被氧化成Fe（III）。

图2可以看出，随着扫速的增大，还原峰电流依次增大，并且阴极还原峰电流大小与扫速的1/2次方成较好的线性关系，其R2值为0.9777，这说明在实验的扫描速度范围内阴极还原反应是受反应粒子扩散控制的。

图3可以看出，随着扫速的增大，氧化峰电流也相应增大。阳极氧化峰电流大小与扫速的1/2次方成较好的线性关系，其R2达到0.9936，这也说明在实验的扫描速度范围内阳极氧化反应是受反应粒子扩散控制的。

2  溶液pH值对PFeTPP修饰电极的直接电化学行为的影响

PFeTPP修饰电极的直接电化学行为来源于Fe（III）/Fe（II）氧化还原电对。为了研究PFeTPP修饰电极自身的电化学行为，我们选择在不同pH的支持电解質溶液中，对PFeTPP修饰电极进行CV扫描，扫描结果如图4所示。

PFeTPP修饰电极在不同pH从左到右依次为：9.2、8、6.8、6、5。

实验发现随着溶液pH值的升高，电极还原峰电流、氧化峰电流大小基本保持不变，但电极氧化峰电位和还原峰电位均向负电位方向移动，这是由于在Fe（III）还原为Fe（II）时有H+参加，因此pH值越大电位越负。

参考文献：

[1] 李旭光.2002.博士论文.直接甲酵燃料电池耐甲醇氧还原电催化剂的研究，中国科学院长春应用化学研究所.

[2] 申燕.2003.博士论文.多层膜组装及其电催化研究，中国科学院长春应用化学研究所.