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第 5 期 赵世怀，等: 以 KMnO 4 改性炭黑为载体 Pd-Ni 催化剂的制备和性能 ·943·

a、d—Pd 1Ni 1/AC 3；b、e—Pd 1Ni 1/AC 5；c、f—Pd 1Ni 1/AC 7
图 2 TEM 图像和金属颗粒分布直方图
Fig. 2 TEM images and histograms of metal particle-size distribution

化活性；峰Ⅱ是负向扫描过程中出现的氧化峰，是
正向扫描过程中乙醇未完全氧化产生的含碳物质在
催化剂上发生进一步的氧化移除 [17,21-22] 。4 种催化剂
的乙醇氧化峰（峰Ⅰ）峰值大小顺序为：Pd 1 Ni 1 /AC 5
（1797.85 A/g Pd ）>Pd 1 Ni 1 /AC 7 （1395.12 A/g Pd ）>Pd/C
（1143.37 A/g Pd ）>Pd 1 Ni 1 /AC 3 （725.79 A/g Pd ）。因此，
Pd 1 Ni 1 /AC 5 和 Pd 1 Ni 1 /AC 7 的乙醇氧化活性均优于商
业 Pd/C，Pd 1 Ni 1 /AC 5 的乙醇氧化活性最好，Pd 1 Ni 1 /
AC 3 最差。Pd 1 Ni 1 /AC 5 的 Pd 金属粒子的粒径最小，

图 3 4 种催化剂的循环伏安测试曲线 活性位点多，且在 4 种催化剂中 ECSA 最大，因此
Fig. 3 Cyclic voltammograms of Pd 1 Ni 1 /AC 3 , Pd 1 Ni 1 /AC 5 , 表现出最优的乙醇氧化活性，与上述 ICP 和 XPS 物
Pd 1 Ni 1 /AC 7 and Pd/C catalysts 理表征分析结果一致。

表 2 4 种催化剂的 ECSA
Table 2 Electrochemical surface area (ECSA) of four
catalysts
样品

Pd/C
Pd 1Ni 1/AC 3 Pd 1Ni 1/AC 5 Pd 1Ni 1/AC 7
2
ECSA/(m /g Pd) 29.99 62.21 56.69 59.67

由表 2 可见，随着 KMnO 4 浓度的增大催化剂的
ECSA 先增大后减小，用 0.05 mol/L 的 KMnO 4 处理
的 Pd-Ni 催化剂 Pd 1 Ni 1 /AC 5 的电化学活性面积最大

2
（62.21 m /g Pd ），优于商业钯碳催化剂（Pd/C）。 图 4 4 种催化剂的 CV 曲线
Pd 1 Ni 1 /AC 5 催化剂 Pd 负载量最大，Pd 金属颗粒较 Fig. 4 Cyclic voltammograms of Pd 1 Ni 1 /AC 3 , Pd 1 Ni 1 /AC 5 ,
小且分布均匀，活性位点较多，表现出较大的 Pd 1 Ni 1 /AC 7 and Pd/C catalysts

ECSA。 Pd 1 Ni 1 /AC 5 电催化剂 在 1.0 mol/L KOH +
Pd 1 Ni 1 /AC 3 、Pd 1 Ni 1 /AC 5 、Pd 1 Ni 1 /AC 7 和 Pd/C 4 1.0 mol/L 乙醇混合溶液中的典型 CV 曲线（扫描速
种催化剂催化乙醇氧化反应的 CV 曲线见图 4。 率范围为 10~100 mV/s）及正向扫描的峰值电流密
1/2
由图 4 可见，峰Ⅰ是正向扫描过程中乙醇在催 度与扫描速率的平方根（v ）数值之间的线性关系
化剂作用下的氧化峰，峰值大小直接反映乙醇的氧 见图 5。