摘要

離子液體（ILs）在Pt/C電極上被嘗試用來促進氧還原反應(yīng)（ORR）。為更好了解構(gòu)成ILs不同陰、陽離子對ORR催化反應(yīng)活性的影響，研究了[MTBD]⁺、[BMIM]⁺與[TFSI]^-、[BETI] ^-、[C₄F₉SO₃] ^-的不同離子組合對電化學(xué)行為的影響，發(fā)現(xiàn)陽離子結(jié)構(gòu)的影響大于陰離子，并且[MTBD]⁺系列的影響比[BMIM]⁺系列強，在動力學(xué)和高電流密度方面都證明了結(jié)合ILs修飾可以提高質(zhì)子交換膜燃料電池性能。

包含MTBD在內(nèi)不同離子的化學(xué)結(jié)構(gòu)

MTBD-TFSI等離子液體及其結(jié)構(gòu)表征

[BMIM][BETI]、[BMIM][TFSI]、[MTBD][BETI]等離子液體（ILs）的純度確定可參考Monionic?執(zhí)行的《KF-HNMR法離子液體純度分析與測定》，通過[MTBD][BETI]的H-NMR圖譜所標(biāo)記出的不同氫對應(yīng)的化學(xué)位移不難初步評估出對應(yīng)離子液體（ILs）的大概純度，結(jié)合紅外可見光譜（ATR-FTIR），不難發(fā)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的差異主要表現(xiàn)在諸如[BETI]中的-C-C-F鍵和[MTBD]+中的-C=C-鍵。

[MTBD][BETI]的1H NMR（溶劑：DMSO-d6）

[bmim][beti]、[bmim][TFSI]、[bmim][C4F9SO3]、[MTBD][beti]、[MTBD][TFSI]、[MTBD][C4F9SO3]的ATR-FTIR譜圖

結(jié)合MTBD-TFSI等離子液體修飾的Pt/C循環(huán)伏安法分析

結(jié)合離子液體修飾的Pt/C循環(huán)伏安圖如圖所示，疏水離子液體的加入降低了鉑氧化區(qū)的陽極電荷和Hupd區(qū)的氫吸附電荷。[bmim]+系列的氫吸附譜是相同的，但比[MTBD]+的系列要小。陽離子對氫吸附量的影響大于陰離子，氫在高氯酸中顯示了對Pt（110）的急劇吸附。摻入[bmim]+ILs后，標(biāo)志性的氫吸附峰仍然存在，只是面積減少了。相反，摻入[MTBD]+ILs后，吸附峰變得更寬且形狀更小。據(jù)推測，[MTBD]+ILs可能抑制Pt(110)上的氫吸附，這可能是由于[MTBD]+在Pt上的鍵比[bmim]+更強。

Pt/C (JohnsonMatthey Hispec 3000) and Pt/C-ILs in N2-saturated 0.1M HClO4循環(huán)伏安法測試. Scan rate: 50 mVs