.1076 工程科学学报，第43卷，第8期 L-TEM在日本电子公司的EM-2100F型TEM 倍率下，找到标记的催化剂位置，将放大倍数调至 上进行.首先2-2四在TEM下对金网格上的催化剂 10万倍，进行耐久性前后催化剂的形貌对比研究. 颗粒进行初始形貌表征和位置标定，然后将金网 Au TEM grid 转移至RDE作为工作电极.根据实验目的，RDE Au TEM grid on GC tip 尖端可以是GC(铂碳电极)，Au(金电极)或Pt(铂电 极).此次实验中我们利用一种网格固定器，使金 网可以固定在标准RDE尖端，请参见图2.建立电 Teflon cap 接触时，通过定制的电极固定盖（聚四氟乙烯材 图2金色TEM网格和PTFE(聚四氟乙烯)盖固定在GC尖端上 料)将TEM网格向下压到RDE尖端上.必须注 Fig.2 Golden TEM grid and PTFE cap are fixed on the GC tip 意，在TEM网格和RDE尖端之间不要导致碳膜的 2 损坏.将TEM网格连接到RDE尖端后，就可以在 实验结果与讨论 电化学半电池中进行常规的电化学降解循环测 2.1 模拟燃料电池真实的运行环境的加速测试 试.采用耐久性测试中的第二种模式进行2.7× 对Pt/C催化剂（一号样有Nafion和二号样无 10次循环后，将TEM网格在温和的氩气流和转 Nafion)按照模式一进行l0次循环实验，分别在 移下干燥然后进行TEM分析.在1000倍的放大 0、3×103、6×103和104次循环后的CV曲线列于图3. 0.0004 (a) 0.0003 Sample 1 (b) Sample 2 0.0002 0.0002 0.0001 0 -0.0002 0 -0.0002 3×10 0 -0.0004 6×103 -0.0003 -3×103 10 6×10 -0.0004 -10 0.2 0.40.6 0.8 1.0 1.2 0.2 0.40.60.8 1.0 1.2 E/V(vs RHE) E/V(vs RHE) 105 (c) 100 -Sample 1 95 --Sample 2 p 70 5 60 3 6 Number of cycles/10 图3样品一(a)和样品二(b)按模式一经历0、3×10、6×103和10次循环后的CV曲线和ECSA的变化情祝(c) Fig.3 CV curves of sample 1 (a)and sample 2(b)after 0,3x103,6x10310 cycles in mode 1,and changes in ECSA(c) 图3(a)和3(b)的CV图中，0.7~0.8Vs 致Pt颗粒变大.随着一些Pt颗粒的增大，电化学 RHE电位下铂的还原峰发生了右移.Yu等I认 比表面积(Electrochemical active surface area,.ECSA) 为纳米粒子尺寸的增长往往伴随着Pt-O还原峰 减小，如图3(c)所示.计算ECSA的方法21是假设 的移动，因此这可能是由于纳米P颗粒尺寸变大 活性P作为一个单层的转换因子吸附氢的量为 导致的.在方波循环过程中，铂在高电位被氧化为 0.21mCcm2,在0.05~0.40 V vs RHE电位之间，根 氧化铂，氧化物的起始电位约为0.80 V vs RHE,回 据与解吸氢有关的电荷换算而来的.由图3(c)可 到低电位时氧化物被还原再沉积，在此过程中导 以看出，样品一和样品二的ECSA下降速度不同IL-TEM 在日本电子公司的 JEM-2100 F 型 TEM 上进行. 首先[21–22] 在 TEM 下对金网格上的催化剂 颗粒进行初始形貌表征和位置标定，然后将金网 转移至 RDE 作为工作电极. 根据实验目的，RDE 尖端可以是 GC(铂碳电极)，Au（金电极）或 Pt（铂电 极）. 此次实验中我们利用一种网格固定器，使金 网可以固定在标准 RDE 尖端，请参见图 2. 建立电 接触时，通过定制的电极固定盖（聚四氟乙烯材 料 ）将 TEM 网格向下压到 RDE 尖端上. 必须注 意，在 TEM 网格和 RDE 尖端之间不要导致碳膜的 损坏. 将 TEM 网格连接到 RDE 尖端后，就可以在 电化学半电池中进行常规的电化学降解循环测 试. 采用耐久性测试中的第二种模式进行 2.7× 104 次循环后，将 TEM 网格在温和的氩气流和转 移下干燥然后进行 TEM 分析. 在 1000 倍的放大 倍率下，找到标记的催化剂位置，将放大倍数调至 10 万倍，进行耐久性前后催化剂的形貌对比研究. Au TEM grid on GC tip Teflon cap Au TEM grid 图 2    金色 TEM 网格和 PTFE（聚四氟乙烯）盖固定在 GC 尖端上 Fig.2    Golden TEM grid and PTFE cap are fixed on the GC tip 2    实验结果与讨论 2.1    模拟燃料电池真实的运行环境的加速测试 对 Pt/C 催化剂（一号样有 Nafion 和二号样无 Nafion）按照模式一进行 104 次循环实验，分别在 0、3×103、6×103 和 104 次循环后的 CV 曲线列于图 3. 0.0004 0.0002 0 −0.0002 −0.0004 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 E/V (vs RHE) (a) I/mA Sample 1 0 3×103 6×103 104 0.0003 0.0002 0.0001 0 −0.0001 −0.0002 −0.0003 −0.0004 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 E/V (vs RHE) I/mA (b) Sample 2 0 3×103 6×103 104 100 105 95 90 85 80 75 70 65 60 0 3 6 9 Number of cycles/103 Sample 1 Sample 2 (c) Normalized active surface area/ % 图 3    样品一（a）和样品二（b）按模式一经历 0、3×103、6×103 和 104 次循环后的 CV 曲线和 ECSA 的变化情况（c） Fig.3    CV curves of sample 1 (a) and sample 2 (b) after 0, 3×103 , 6×103 和 104 cycles in mode 1, and changes in ECSA (c) 图 3（ a） 和 3（ b） 的 CV 图 中 ， 0.7～ 0.8  V vs RHE 电位下铂的还原峰发生了右移. Yu 等[23] 认 为纳米粒子尺寸的增长往往伴随着 Pt−O 还原峰 的移动，因此这可能是由于纳米 Pt 颗粒尺寸变大 导致的. 在方波循环过程中，铂在高电位被氧化为 氧化铂，氧化物的起始电位约为 0.80 V vs RHE，回 到低电位时氧化物被还原再沉积，在此过程中导 致 Pt 颗粒变大. 随着一些 Pt 颗粒的增大，电化学 比表面积（Electrochemical active surface area，ECSA） 减小，如图 3（c）所示. 计算 ECSA 的方法[23] 是假设 活性 Pt 作为一个单层的转换因子吸附氢的量为 0.21 mC. cm–2 ，在 0.05～0.40 V vs RHE 电位之间，根 据与解吸氢有关的电荷换算而来的. 由图 3（c）可 以看出，样品一和样品二的 ECSA 下降速度不同. · 1076 · 工程科学学报，第 43 卷，第 8 期