电镀铂纳米晶优化方案：探索电镀铂纳米晶的制备及应用

1.工艺特点

铂纳米晶粒子主要用作燃料电池的阳极催化氧化小分子醇或阴极催化氧气还原反应的催化剂。不同形貌的铂纳米晶由于其暴露晶面的不同而表现出不同的物理化学性质。控制制备过程，例如使用模板、向镀液中加入添加剂、调控电源制式等，能够获得纳米线、纳米球等形貌可控的铂纳米晶。

2.镀液组分及工艺条件

电镀铂纳米晶的镀液组分及工艺条件见表7-9。

表7-9 电镀铂纳米晶的镀液组分及工艺条件

3.镀液中各成分的作用

1）氯铂酸是镀液中的主盐。主盐浓度很低，目的是为了得到纳米晶。硫酸、高氯酸、硝酸钾都属于支持电解质。(https://www.xing528.com)

2）柠檬酸钠是析氢抑制剂和配位剂，有利于铂纳米晶的各向异性生长。工艺2的镀液中加入柠檬酸根离子，析氢电流急剧降低，表明柠檬酸根吸附在铂纳米晶表面，显著地抑制了析氢过程。此外，柠檬酸根还可能与铂前驱体形成配合物，增大阴极极化，降低铂的沉积速度。

3）卤素离子在铂表面具有特性吸附作用。在工艺2的镀液中加入氯离子、溴离子或碘离子后，由于不同的卤素离子与柠檬酸根共同形成的吸附层改变了铂纳米晶上不同晶面的相对生长速度，从而可以选择性地在ITO电极表面制备大面积形貌均一的球形、片层状及立方铂纳米结构。但是，铂纳米晶表面吸附的卤素离子对其催化活性有抑制作用，需要去除卤素离子，暴露出铂的晶面。

4）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是表面活性剂。在工艺4的镀液中，PVP吸附在铂纳米粒子上，分子中长的聚乙烯链之间有强烈的空间位阻作用，阻止了铂纳米粒子的团聚，使溶液中形成了能够稳定存在的铂纳米溶胶，起稳定剂的作用。随着PVP浓度的增加，产物铂纳米粒子的粒径分布及分散性可有效改善。

4.工艺条件的影响

（1）方波电位 工艺3采用脉冲电沉积法控制成核和生长过程，制备出密度可控、亚单层排列的铂纳米粒子。总的制备过程比表7-9中列出的更复杂一些，玻碳电极首先在1.20V极化1s，目的是清洁表面；然后电势阶跃到0.30V，停留5～20ms，目的是使氯铂酸根离子快速还原，并在玻碳电极表面形成铂晶核；然后电势在0.23V与0.60V之间以100Hz频率反复阶跃，沉积时间为30min。由于铂在玻碳电极上沉积的过电势较高，在0.23V时，氯铂酸根离子仅能在铂晶核上还原使晶核长大，而不能在玻碳电极上生成新的晶核；在0.60V时，氯铂酸根离子停止还原，还原阶段造成的铂纳米球周围的氯铂酸根离子的消耗通过扩散得以补充，消除了粒子之间的扩散层交叠的影响，从而制备出单分散的铂纳米球。在抗坏血酸和硫酸的混合溶液中，对铂纳米球施加在-0.2～-0.1V之间变化的方波电压，频率为10Hz，时间为5～10min，铂纳米球部分溶解，在玻碳电极表面能够获得二十四面体形状的、具有高晶面指数的铂纳米晶。

（2）旋转电极 工艺4采用旋转电极的目的是使在阴极表面形成的铂粒子迅速离开阴极表面，从而在溶液中形成纳米粒子。