+ All Categories
Home > Documents > Methanol electro-oxidation on a porous nanostructured Ni/Pd-Ni electrode in alkaline media

Methanol electro-oxidation on a porous nanostructured Ni/Pd-Ni electrode in alkaline media

Date post: 14-Dec-2016
Category:
Upload: sajjad
View: 214 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
8
availableatwww.sciencedirect.com journalhomepage:www.elsevier.com/locate/chnjc Article MethanolelectrooxidationonaporousnanostructuredNi/PdNi electrodeinalkalinemedia ElectrochemistryResearchLaboratory,DepartmentofPhysicalChemistry,ChemistryFaculty,University ofTabriz,Tabriz,Iran Articlehistory: Keywords: 1. Introduction
Transcript

����������� ����� � �����������������?����?�0�

� � � � � � � �

a v a i l a b l e � a t � w w w . s c i e n c e d i r e c t . c o m �

j o u r n a l � h o m e p a g e : � w w w . e l s e v i e r . c o m / l o c a t e / c h n j c ��

Article� �

Methanol�electro�oxidation�on�a�porous�nanostructured�Ni/Pd�Ni�electrode�in�alkaline�media�2���#� ��5�K�������"��2��/��$4/�5 ��>���- :: /�$��� �1��Electrochemistry�Research�Laboratory,�Department�of�Physical�Chemistry,�Chemistry�Faculty,�University of�Tabriz,�Tabriz,�Iran�

$ % & ' � � ( � ' ) * + ��

$ , - & % $ � & �

Article�history:�%� ��.�/����$1���������$ �1��/��?����������3�4�����/����-�1��54��������

$�� ����� ����/�)�J3/6)�� � �����8��������� ��.���� ���5��� ���A�/ ���� ��� �> ����� �������8 ��1��1 ��/�4����� ��/�1���������8�/�4��� �. �� ���1� �5������� �� ������� ��/�1��������)�6Z���� �)�� �����8������4��E�������1� �5����������Z��4��3/� ������1��� �� ����1����� ����� �3/6 �� ������ �> ����� ������9� &��� ���� �� 5�1����� �/� 51������ �� ���� ������ 8�����A 5���/�4���������/��1����.��=6� ���1� ��� 1�� �/�� ��������� ����5� �� 1�9�&���)�J3/6)�� ������8����1���� �/�8���� 51��/���/�� �����3/�� �1 ��� ������ 4����@��59�&������ 6�� � ���� � ��.����������)�J3/6)����� ��/����������A�/ ������5��� ���8 ���A 5���/�4�� � �� �.�� 55����� �/���� �� ��5� ���51�/ � ���1� ��� 1�9�&��������1����� ������5��� ���A�6/ ������)�J3/6)��8�����9�??�D� �/��9@@��D��8�� ��8�����8����� ������������ ��3/� �/��5���)�� ��� ��/���� ���1� ��.���9� &��� �/� � 1� >� ������� /��������� �� ������ ��� ��/���8�����9��� �/�@9��� ��5��� ������� �� �� ����� �� �� �� 3/� ��@9�� 5$J 5�� .�� ��9�?� 5$J 5��� �/� �5��� )�� ��@9��5$J 5��.��?�5$J 5��9�&���� ����� ����/�)�J3/6)����� ��/����� �1�5������ � ��������5��� ���A�/ ������� �> �����5�/� ��������� ���� 11�� ���9�

B�������C �� ��'��������������5� ��3���� �����������$ /�5����- ��� ��93�4�����/�4��(���.����,9D9�$���������������.�/9

Keywords:�2��� ������ ��6A�/ ����3 �� /��5�� �1 ��� ���# �. �� ���1� �5������ �� �.�� 55�����(�� �� ��5� ���51�/ � ���1� ���6 1��C��� ��5��� �������� ���

1.� � Introduction�

'�� �� ������ ����5� �� ��������� ��4����1 �/� ��/��� �� �6 ��� ����� ����� �C$*���� ��� 1�� 4��� 11�� ���� ��� ������ /6. �� ���� .��� ��/����� ����� ����� F���G9� &��� 5��� 55��C$*�� ��� ����/��� ��5��� ��� ����� ���� �C2*��9�2� ��8�>�� ��4����1����5�/���������� ��6A�/ ������5��� ��� �/����6 ���8���� . ����� � �����9� 3�� �/� 3�64 ��/� � ������ ��� ���� 55�������/� � ��������� �/� �5�/��5�F���G��4���3�64 ��/� �/��� ��� �/� �5�/��5���/���� ���.�� 4���/� ��. ����/�����1�������4�������� ���������5�/� �����1 ��� �� �����+�� �/������������ �����3�64 ��/���� �� � ������ �/������ � ������3�� ��5���/� ������ 55�� � �� 11�� ���9� 2 ��� ��61� ����5�5�� ��� � .�� 4���� ���/��/� ��� �> �����5�/� � F����G9� 3/� ��� ����5��� ��� ��.�� 1���4��� ��1� �5���� ��� 3�� 4� ���� 3/� ��� � 6

����� �8� ��� 51 ��/� �� 3�� F��G9� 2��� �51�� ������ ����>��3�64 ��/�5�� ��� �/� ������3/64 ��/���� �� � ������ ���������� ��.�� ��� ���� A�/ ���� �� � � ���� . ������ �� ��4��� ���� ��� �� �> �������.���5���� F�����G9� '�� �> �����5�/� �� ���54�������6�4���5�� ��� ��� �������� ��������� 4��� �/� ��4���� �61� ��/�8����3/� �� ��� � �� ���� � ���� � ���� ��� �� ��� � ���A�/ ���� �/�1�������� � �9� �

&��� � ���� � ��.���� �� 3/� �� 4��5/����/� 4�� ������� ���8���������5�� ���� 5���8�� ��)��� ��4��������5 ���� ��9�������� �9� F��G���������7�/�3/6)��� �1 ��� ����4�� ��5� ����/� 6���� 8���� ��5� � �/9� ,��� ��� ��/�1����/� 4�5�� ��� � 3/6)�����5�F��G� �/�3/6)�� ����F�?G���8�/���� � �/� � ���� � ��.6���� �� 51 ��/�8����1����3/���������7�/�4������� 5��1� ���9�'�� //������ ���������3/�8����)�� ����������� � �/���������6 � ����3/���1�������4� ����)����� ��A1���� ����5����F�@G9�

"������1�/���� ����9�&��L�M0@6��6���0���@N�* AL�M0@6��6������0�N�(65 ��L�5�6�������O� 4��7�9 9��N�5���� ��5O� �9 5�&����8�>�8 ����11���/�4��'� ��) ��� ��- ��� ��*��/ ���� �/�������� � � ����11���������+��� ����D� ���� � ���������� ������%��� � ����Q��6.���������& 4��79�C+'L���9����J-�@?�6���?���������6��P����1LJJ8889� ��� �/��� �9 5J� ��� �J:��� �J�@?����?�P�����9�9�� � �9��D�9�����)9�0��-�1��54�������� �

� Mir�Ghasem�Hosseini�et�al.�/�Chinese�Journal�of�Catalysis�34�(2013)�1712–1719� �

%� ������� ������8 �� ���/�� 4��� ��������� ���1����4�5�� ��� �� ����� ������4� ������������������1� ��� ����� ����8�/��6������ �/� ��/� �/� ��� F�0���G9�2 ��� 4�5�� ��� � � ������ �� ���.�� ������� ��.���� �/� �� 4������ �� �� ���� 5�5�� ��� ����9�&���� �. �� ���1� �5������ ����1�.�/��� �.������51��� �/����� ��.��5���/� ��1��1 ���1����4�5�� ��� �� ����� 6������8���� ��8����� �/ �/���� ��/��1����� ���� ������� �����5 ���� �9�

K����8��/�5���� ��� �1�� ���������������������1����)�J3/6)�� � ����� ������ 4�� � �. �� � ��1� �5���� �� ���������� Z�� ��5� � )�JZ�6)�� ����9� &��� )�6Z�� ����� 8 ����5�/� �� )�� 4�� ��� ��/�1������ �/� � )�JZ�6)�� ��� ��/��8 ��4� ���/9�3����)�J3/6)��� ����� ������8����1�/� �/�4���A1���������)�JZ�6)����� ��/���� �� �> ����� E������6������������ ����1�/����1 �� /��5�� �����9����5�J��3/����M���I�) +K�9�&�����1����� ����� ������8������ 4��� �� 564����� �/������ �/���8�/� ��������1���� � ���� ����� ���� ��������� 4������������� ��6A�/ ������5��� ������ �> �����������9�

2.� � Experimental� �

2.1.� � Catalyst�preparation�

$��� �� ������ ���/� 8���� � ���� �� �� /�� �/� 1�.�/�/� 4��2�� >9�&����8�������/�8������ ��������1����� ���9�*��� ���A1���5����� � �������� 1��1 ��/� ��� ��/�� �/� ������� 8�������/9�&���)�J3/6)�� � ������8����1��1 ��/�4����� ��/�1��6���� �/� � �. �� � ��1� �5���9� &��� 1��1 � ���� � ��5��� ��������5����� >��� �/�� ����� ����/�)�J3/6)����� ��/��� ���1�������/� ��� *��9� �9� &��� 11��� ��� ��/��� 8���� ��� �/�5����/���� �1���������������A �1����� ����� �� �� ����� 5���A1��/����5� ����5����9�&������ ��� �� ��� ����8 ��1�6.�/�/�4�� � 11���8���9�,�������� ��/�1�������������� ��/������ ��� 8���� 1�����/� 8���� �5���� 1 1��� ������ ����� ��7����

8 ���/� 8���� /�������/� 8 ����� ��������� /���� ��/� ��� � ��I�) +K� ������� ��� �� 5���� 8 ���/� � ��� 8���� /�������/� 8 �����/�11�/�������I�K�-+��������������5�������8�/�4�� �8 ���8����/�������/�8 ���� �/�������55����/��������4 ���������9� �

$����� /�1������� ���� ��� ��/���8���� �����/�8���� /�������/�8 ��������5.������/� ��4 ��� ��5� ��� �/��� �� ��/�1 ���6 ���9� 3/� /�1������ 8 �� 1����5�/� ��51��� 4�� /�11���� ����)�JZ�6)�� ��� ��/�� ���� � ��I�) +K����������3/���� � ��� �� � ���� �����9����5�J������@��� ���5���51�� ����9�&���1� ����� 4 ���� �/� �/������ ���/� ��� ���� �5��� )�� �/�)�JZ�6)�� ������ ���������� ��/����*��9��9�

&����� �/ �/���/� ����1����� ��������3/M�J3/�1 �����9@��D�.�� -K(�� ���������� �� �� ���� ��/� ����1����� �� �� ����Z�M�JZ��1 ������9?���D�.��-�(�������� ��4����/� �/�4��Z����������� 6����

� � � � � )�JZ�6)��M�3/M��z�)�J3/6)��M�Z�M�� � � � � � � � � � ����*�� ����� ���� ��� ��/��8 �� ��5.�/� ��5� ���� ������� �/�

8 ���/�8����1����8 ���9�

2.2.� � Catalyst�characterization�

&���5�1������������ 51����8 �����/��/�4�� �� ��������� ����5� �� 1���-(2��3����1��2/���=����9�&��� 51��6����������� 51����8 ��/����5���/�4���������/��1����.��=6� ���1� ��� 1�� �(C=�� �A1���5������ 8�� �� 8���� ����/� ��� ������� 5��-(2� 11 � ���9�

2.3.� � Electrochemical�studies�

(�� �� ��5� �����/����8���� ����/���� ��� � �.����� ����� �� ��5� �� ���9� $��� �������� 8���� 1����/� 8���� 1������/��������� ��� ��� 5��� 4����� ���� 5� ����5����9� $� �� �/ �/������6��� ��/�� ���� �� ���5����8 �����/� ��� ����A1���5����9�$�1� ����5�������8���� ���5���� � �� ������ 5��8 �����/� ������ ��������� ��/�� �/� ���1����� ���8����5� ����/�.������ � 55�� � �� � ��� ��/� �5��� ��� ��/�� �-�(�9� �� �� � .��6 55����� ��D�� �/� ��� �� ��5� �� �51�/ � �� �1� ��� 1���('-�� ���/���� 8���� 1����5�/� ������ � 3��� ���� $11���/� %�6�� � ��� (#n#� 3$%-&$&� ����� $/. � �/� (�� �� ��5� �� ���6��5�����4������38��-��������8 ��9�&����D���� ����� �� �6 �����8 ��5� ����/� 4��8���� ��9�� �/� M�9?�� D� �.�� -�(�� ��� ��5�J��) +K�8���� �/�8������5��� ��� ���0@�U9�&����51�/6 � �� �1� �� � 8���� �� �/�/� 4��8���� ���� ���E��� �� � ���� ������>K7� �/����5K7��8�������� 51����/����959��. ����������� ����� �� 4����� ���5D9� &��� / � �8���� ��.�� �����/� �/� � ��7�/�����������ZD��8�''�����8 ��9� �

3.� � Results�and�discussion�

3.1.� � Characterization�results�of�the�coatings�

&���-(2� �5 ������ �����5���)���)�JZ�6)��� �/�)�J3/6)����� ��/��� �����8�����*��9��9�&����5���)����� ��/����8�/� � ��� ��.���� �5������� ���� �� 8���� �5 ��� ��������� �/� ��4�� ���/���/� �E� ��6�8�/�5����� ������ ���*��9��� ��9�'�� ��4���������5�*��9���4���� ������)������ ��8 �������� .6���/�4������)�6Z��� ���9�&���)�JZ�6)�� �����8 �� 51 �� �/�

Initial electrolysis (Ni)Time = 40 min

Smooth Ni electrode

Bath A (Nickel):330 g/L NiSO4·6H2O + 45 g/L NiCl2·6H2O + 37 g/L H3BO3

Conditions:Anodes: Ni; T = 50 ºC; pH = 4–4.5; i = 50 mA/cm

Bath B (Nickel-Zinc):Bath A + 20 g/L ZnCl2

Conditions:Same as Bath A; time = 30 min

Leaching-galvanic replacement:30% NaOH + 10–3 mol/L PdCl2;

48 h; T = 25 ºC

Nanostructured Ni/PdNi electrode �

Fig.� 1.� - ��5�� �� 1��1 � ���� 1� �/���� ��� ���� �5��� )�� �/� ����� ����/�)�J3/6)����� ��/��9�

� Mir�Ghasem�Hosseini�et�al.�/�Chinese�Journal�of�Catalysis�34�(2013)�1712–1719�

� �� �1�������� ����9�K8�.��������5�1��������������� �� � ���/�������� ����� ����������� ����6� �. �� ���1� �5������Z���������/�1�����*��9��� ��9�$�� ������54����� � >�� �/�1���� 11� ��/����.���� ���������� �� �� ��������5��� ���A�/ ������ ���9� &��� )�J3/6)�� /�1����� 8���� � �61 ��� �� ��� � 161�A�5 ������@��5������ �����8���� ������ .�� �����������46��� ��9� �

&������� ��(C=��1� �� ���������� ��/��� �����.������*��9��9�&���(C=� � ��������8�/��� ������ ��5� �� 51���������������� �� 4����� �� ����6��1� �5���� 8 �� ��9@?� �I� )�� �/�@�9��� �I�Z�9�$��������� �> ������� ����6� �. �� ���1� �5������������� �� 51������8 �� � ���/���4����90�� �I�)����09��� �I�Z�� �/���9��� �I�3/��*��9���4��9�&��� ��5� �� 51������ � ��������.� ��/��� ������Z�� ������8 ��/� �� ��/� ���/�� 64��� 4�� ���� ���� ��.�� /���������� 8�� �� ��/� �� 1��� �/� � >���5 ���� �� �� 1�/� �/� � ������� 1���� ���� �� ���� 4��� ���5��� ������ ��6A�/ ���9�$���� �� ����.�/���� ��5�*��9���� ����(C=��������� ����5�/�����1����� ����1 �� /��5�� �1 ��� �������������� �����59�

3.2.� � Cyclic�voltammetry�

&��� ��� �� � ���� � ��.���� �� ���� �5��� )��� �� �� 3/�� �/�� ����� ����/�)�J3/6)���� ��/������5��� ���A�/ ����8 ���. �� ��/� 4�� � �� � .�� 55����9� *������ �� ��8�� ��1� �� �D��/������ 5��� ��� ��� ��6A�/ ���� �� ������ ��� ��/��� ��� ��5�J��) +K�������� �� �������9��5�J��5��� ��� �� �5�

��51�� ����9�&����D�������� 4.����� ��/��������5�J��) +K���� ���� 4��� �� �� 5��� ��� ��/��� ���� � 5�� �/������ �����8������������������*��9��9�&���1����� ��8 ���8�1��4��8������9�� �/��9?��D�.������-�(� �� �� ��� ��������5DJ��/�����������A1���5����9� �

,�� 51 �����8���������D���5������5���)����� ��/�������5�J��) +K��������/� ���� �������1� >����1 �� /��5�A�/�� ��4�� �� ����4���.�/���5������� ��3/� �/�)�J3/6)�� � �������*��9� ��4�� �/� � ��9� &��� ��� ��6A�/ ���� �� 5��� ��� �� �����5���)�� �/�1����)�JZ�6)����� ��/����������1����� �� �/� 4��� �� ��5��� ��� ��� ���� ��5�J��) +K� ������� � �� 4����/�� ��4�/� ��� /�� ��� ��� ��� 1��.���� 1�4�� ���� F��G9� '�� 4������5��� ���A�/ ���� � >���1� �� ����� ����A�/ ������)��+K�����)�++K�F�����G9�&���)��MJ)��M���/A� �1��� ��� �� � � ������������A�/ ������5��� ������4 �� ��������9�&�����������������5���)����� ��/�������������1� >���9�0�D�.��-�(��8 ������b6)��+K��J)�++K���/A� �1��� �/����������1� >���9����D�.��-�(�� 8 �� ������/� �� 5��� ��� ��� ��6A�/ ���9� &��� 1� >� �������/�������8 ��?�5$J 5�9� �

2��� ��� ��� ��6A�/ ���� �� ���� �� �� 3/� �/� )�J3/6)����� ��/��� 8���� � � ����7�/� 4�� �8� 8���6/�����/� �������1� >�� ��� ���� ��8 �/� �/� ��.����� � ��9� '�� ���� ��8 �/� � ������� A�/ ���� 1� >� ����1�/�/� �� ���� A�/ ���� �� �������� ��5���4�/� �1� ���� ��5� 5��� ��� /��1���� F�����G9� &�����.������ ��1� >�8 ��1��5 ����� �� � ��/�8����������5. ���� �4� ���� �1� ���� ��� 51������� A�/�7�/� ��� ���� ��8 �/�� �� �/� ��� �� ���� A�/ ���� �� �������� ��5���4�/� �1� ����

(a) (b) (c)

Fig.�2.�-(2��5 �������������� ������5���)��� ���)�JZ�6)�� ������4��� �/�)�J3/6)�� ����� ����������� ����6� �. �� ���1� �5����1� ����� �9

0 2 4 6 8 10 12 14Energy (kV)

0 2 4 6 8 10 12 14Energy (kV)

NiLa NiKa

ZnKa

ZnKb Ni

PdLb

PdLa

NiKaZnKa

ZnKb

(a) (b)

KC

UF

(s)

KC

UF

(s)

Element wt% at% Ni 20.89 24.94 Zn 55.52 59.52 Pd 23.59 15.54

Total 100.00 100.00

Element wt% at%NiK 15.42 16.87 ZnK 84.58 83.13 Total 100.00 100.00

�Fig.�3.�(C=��1� �� �4� ���/���5��������� �����)�JZ�6)����� ��/��� �� �/�)�J3/6)����� ��/�� ������� ����6� �. �� ���1� �5����1� �����4�9�

� Mir�Ghasem�Hosseini�et�al.�/�Chinese�Journal�of�Catalysis�34�(2013)�1712–1719� �

F�?���G9�K8�.���� ���� �����5������ ������.������ ��1� >� �����������/���/�4 ��9� �

$����8�����*��9����������8 �/�1� >�1����� ������������ 6��6A�/ ���� �� 5��� ��� �� ���� � ����� ����/� )�J3/6)����� ��/��8 ����9����D��.��-�(���8�� ��8 ���8����� ����9�0��D��.��-�(����� �� ��3/� �/��8����� ���9����D��.��-�(����������5���)����� ��/�9�$��������1� >� �������/��������� �� � ��/�8����5��� ���A�/ �������������8 �/�� �����)�J3/6)����� ��3/�� �/� �5��� )�� 8���� �@9��� ��9�?�� �/� ?�5$J 5��� ���1� 6��.���9� &��� ��� �� � ���� � ��.����8 �� ��������� ��� �����/����5���)��W� �� ��3/�W�)�J3/6)�9�&��� � ����1� >�A�/ ���� ��6����� �/� �8� �/� �1� >�1����� �� ��8�/� �� �� ����)�J3/6)����� ��6 � �����8 ��5��� ��.���� �������� ��3/� �/��5���)����� ��/��9� &���� ���/���� ����5�/� �� �� ���� �� ����6� �. �� ���1� �5����5���/�1�.�/�/� �������� ��.�� ��� �� ��5� �� ��.�� �� ����5��� ������ ��A�/ ���9�2��.��������������� � ���� � �������� ��5������ ��.��1����� ���������)�J3/6)����� ��6 � ������8��/��51�.��C2*������ ��� �9�&������� ����� �� � ��� �� ���� � �� � .�� 55����� 4�� .��� �� ���� 1����)�J3/6)��� ����� ����/���� ��/�������5�J��) +KJ�9��5�J��5��� ��� ������� ��� ��8�� ��� *��9� �� �9� 3���� �� ���� ��8 �/�

1� >� �������/�������.�������E� ������������� ��� ����������)�J3/6)�� ��� ��/�� ��� ��.��� ��� *��9� ��4�9� &��� ��8 �/� 1� >� �������/���������8�/� ����� ���� �� ���8���������E� �������� ���� � �� � ���� ��/� ����� � /�������6 ������/� ��� �� � 6���� �A�/ ����1� �����*��9���4��9�&��� ��8 �/�1� >�1����� ��8 �� ���5���������/���1����.��. �����8���������E� ������������ � �� � ���� ��8���� �� �� �� ����.����4��� ��� ��/�� �� �����>�1� ��������)�J3/6)����� ��/������ �9�

*�������� ����8����1� ���D���������)�J3/6)����� ��/�� �� ���� �������K�+K� � ���� ����4��8�����9�� �/��9?�5�J�9�&��� ��8 �/� 1� >� 1����� ��8 �� ������/� ��������� �8 �/�5���1����.��. �����8������ �� ������K�+K� � ���� ���9�&���1� >� ������� /������� �� �� ��/� ���� ���� 8���� � ���� ����� ����8�����*��9���4�9�&�����1������������ ������������������/������� ���� 8���� ���1� �� �� 5��� ��� �/���� �� ���� ��� �����F��GL�

% ���{�I1�T�kcn�����I1�T����k�M�n���c� � � � � � � � � ����8�����I1��������1� >� �������/��������k���������� ����� ��� �6�� �������������4��>� � ���� ������5��� ���� �/�n���������� 6�����/��9�&����� ����� ��� ��� ��� �/��� �����/���. ������� ���� � ����� ����/� )�J3/6)�� ��� ��/�� 8���� �9��?� �/��9��@��� ���1� ��.���� �*��9� �� ��9� *��5��� ��� A�/ ����� ������8 �� �� 1��5�5� ��.���� �� ���� � ���� ���� �� �9�� 5�J�9�H���� ���� 5��� ��� � ���� ���� �A ��/�/� �9�� 5�J��� ����1� >� ������������������ �� ��/9�&��� 51 ����������� � ���� � ��.����������)�J3/6)����� ��/��8��������/���������)�63/���� 6

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4-0.06

-0.04

-0.02

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

Cur

rent

den

sity

(A/c

m2 )

Potential (V vs SCE)

(a)100 mV/s 90 mV/s 80 mV/s 70 mV/s 60 mV/s 50 mV/s 40 mV/s 30 mV/s 20 mV/s 10 mV/s

2 4 6 8 10 120.02

0.04

0.06

0.08

0.10

Cur

rent

den

sity

(A/c

m2 )

Square root of scan rate (mV1/2/s1/2)

y = 0.0081x + 0.0159R2 = 0.9919

(b)

Fig.�5.�� ���� �� �.�� 55�� 5���������� ����� ����/�)�J3/6)����� 6��/�������5�J��) +K�M��9��5�J���K�+K� ��/���������� ��� ���N��4��2��� ��� A�/ ���� 1� >� ������� �� ���� 1���� )�J3/6)�� ��� ��/��.�������E� ������������� ��� ��9�

0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.035

Cur

rent

den

sity

(A/c

m2 ) (a)

-0.06-0.05-0.04-0.03-0.02-0.010.000.01

Cur

rent

den

sity

(A/c

m2 )

(b)

-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0-0.2-0.10.00.10.20.30.40.50.6

Cur

rent

den

sity

(A/c

m2 )

Potential (V vs SCE)

(c)

-1.7 -1.2 -0.7 -0.2 0.3 0.8

0.000.010.020.030.04

-1.7 -1.2 -0.7 -0.2 0.3 0.8-0.04-0.03-0.02-0.010.000.01

-1.7 -1.2 -0.7 -0.2 0.3 0.8-0.15-0.10-0.050.000.050.10

Fig.�4.��� �� �.�� 55�� 5�����5���)����� ��/��� ��� �� ��3/���� 6��/�� �4��� �/� � ����� ����/� )�J3/6)�� ��� ��/�� � �� ��� � �� 5�J�) +K�������� �� �������9��5�J��5��� ��� �� �1����� ��� ��� ������� 5DJ��� �/� ���� � �� � .�� 55�� 5�� 8������ 5��� ��� ��� ���� �5�J��) +K�������� ������� ��� ��������5DJ�� �����8�����������6����9�

� Mir�Ghasem�Hosseini�et�al.�/�Chinese�Journal�of�Catalysis�34�(2013)�1712–1719�

��/��� ������� ����� �������.� ��/��� �� ����1� >� �������/����������5��� ���A�/ ����������� �1����)�J3/6)����� ��/��8 �� ������� �� �� �� �� �� ���� /��������� )�63/� ��� ��/���F����@������G9� &��������� ����)�J3/6)�� � ����� ��� � 1�5������ �/����� �� � ������������/��� ��5��� �������� ���9�

'�� �/��� �� ���/�� ���� /�1��/�� �� �� ���� ��� �� � ���� �1����5 � ����)�J3/6)����� ��/������� ���������51�� ���������� ���� �� �� ��51�� ����� �� 5��� ��� A�/ ���� �� ����)�J3/6)����� ��/��8 ����.����� ��/����������51�� ������ ��������@���@�U�4�� � �� �.�� 55����9�*�5�*��9�?����� ��4��������� �� ���� �/� � ������� �� �� ��/�8���� ��51�� ����9� *������65���� �5�� �1� � �� 4�� .��� 8 �� ��� 4���.�/� ��� 5��� ���A�/ ������� �� �� �1����.�����������������8 �/� �/� �A�/ 6���� �/���.�����1� >�1����� ��� �/� ���� ��.�������� �������6����1����� �9�H���������� �� ��������51�� ����������/������� ���������������1����� ���4� 5���5 ����9�*������?�4����8������$���������1��������i�.������T����������)�J3/6)����� ��/�9�&��� 11 ����� ��. ����������� � �� ��/���5�������1��������1���8 �� ��9��� >J5�9� $�� ���� ��51�� ����� �� �� ��/�� ���� ��� 6��6A�/ ���� �������/��������� �� ��/9�&����8 �� ����4���/������� �� �� ��� ��� ���� � ��� �� � ���� �� ������ �� ���� ��� 6��/�J��� ������������� �9�

3.3.� � EIS�results�

&��� )�E����� 1���� �/� �E��. ����� ��� ��� �� �� ����� �� �����51�/ � �� �� ���� )�J3/6)�� ��� ��/�� ��� 5��� ��� ��� 6��6A�/ ���� �� /��������� 1����� ��� ��� �� 5�J�� ) +KJ�9��5�J��5��� ��� ������� ��� ��8�� ��� *���9� @� �/� 0�� ���1� 6��.���9� �

&���)�E�����1����1�������/����*��9�@���������1���������������� ��/������ ��9�&�1� �����)�E�����1������1������� ��/�����8�������� � �����8���� � ��1������R��� � ��5� �� ��� ����������E��� �������8�/�4�� ���5� �� ��� ���8����E��� ����F�����G9�&����51�/ � ��/ � ���5�������� ��6A�/ �������K�+K� ������)�J3/6)�� ��� ��/�� 8���� �����/� ������ ���� �E��. ����� �� �����

��8�����*��9�09�&�����54���R���R1��R ��� �/�R����1�������/������������� 1���� � ���� �� ������� �/� /��1���� ������ � �������1� ��.����� �3(1� �/� �3(/�� ��1�������/� ���� ��� ��� 1� ������5����� ��3(�� ��� ���� 1���� ��� ��/�� �/� ���� � 6����J������� ������ ��� ���1� ��.����� �/� �� ��1�������/� �� ��6/� � � �����/��� ������������51�/ � �� ����4����������� /��1���� �/�/���1����� >����1� �� ������ 51�������� 6

-0.9 -0.7 -0.5 -0.3 -0.1 0.1 0.3

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20(7)

(1)Cur

rent

den

stity

(A/c

m2 )

Potential (V vs SCE)

(a)0.7 mol/L0.6 mol/L0.5 mol/L0.4 mol/L0.3 mol/L0.2 mol/L0.1 mol/L

(1)

(7)

0 2 4 6 80.04

0.08

0.12

0.16

Cur

rent

den

stity

(A/c

m2 )

(b)y = 0.0181x + 0.0397R2 = 0.9905

-1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

logc(CH3OH) (mol/L)

logI

p (A

/cm

2 )

(c)y = 0.5684x 0.7082R2 = 0.9869

c(CH3OH) (mol/L)

Fig.�6.�� ���� �� �.�� 55�� 5��������1����)�J3/6)����� ��/����5���9@����9��D�.������-�(� ������� ��� ��������5DJ�����/���������5��� ��� � ���� ����N��4��2��� ���A�/ ����1� >� �������������1����)�J3/6)����� ��/��.������5��� ��� � ���� ���N�� �����I16���c� ��.���4� ���/�8��������)�J3/6)����� ��/�� �����5DJ��� ��� ��9�

-1.0 -0.5 0.0 0.5

-0.02

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16 (1) 308 K(2) 313 K(3) 318 K(4) 323 K(5) 328 K(6) 333 K(7) 338 K

(7)

(1)

Cur

rent

den

stity

(A/c

m2 )

Potential (V vs SCE)

(a)

2.9 3.0 3.1 3.2 3.3-2.4-2.3-2.2-2.1-2.0-1.9-1.8

lni (

A/c

m2 )

1000/T (K�1)

(b)

y = 1.3888x + 2.2265R2 = 0.9925

Fig.�7.�� ��(��� ������51�� ������� � �� �.�� 55�� 5����5��� ���A�/ ������)�J3/6)����� ��/���������� ��������@���@�U������5�J�) +K� M� �9�� 5�J�� �K�+K� ������N� �4�� $��������� 1��� ��� 5��� ���A�/ ����������)�J3/6)����� ��/�9�

� Mir�Ghasem�Hosseini�et�al.�/�Chinese�Journal�of�Catalysis�34�(2013)�1712–1719� �

��/�� ���8����E��� ����F����?G9�&����3(����/�����/�4���8�1 � 5�������T� �/� ����������E� 6

��������51�/ � ��F�@GL�Z�3(�T��/T�j�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ����

8�����Z�3(� ��� ��� ���1� ������5���� �51�/ � ���T� ��� ���� /65��� � �� � ���� �/� � ��� ���� 1� ��� ������� 8�� �� �� 4�� �A61� ���/� �� �/�������� ���� �� ���5�������9�&���('-� ����������/� ��/� �� �� 5��� ��� ��� ��6A�/ ���� �� ���� � ����� 6����/�)�J3/6)�� � ����� ��. �����1����� �����8�/�/����������51�/ � �� 4�� .��9� $� � ���� /�1�����/� � � ��8�� ��� ���� 16����� �� 4��8���� ��9?� �/� ��9�� D� .������ -�(� ��.� ��/� � ��8��� ���� � ��� �� 5��� ��� /���/���� ���� F�0G9� $�� �� 4�� �� ������������*��9�@��8���������� �� ����� �/� �1����� �������/� 5����� �� ���� /�1�����/� � � /� �� ��/� � 1�/���� ��/� �����

�� �� ���� � ���� �� ������ ������ � �� ��� ���� 5��� ��� ��� 6��6A�/ ����4� 5���5 ����9�&����8 ��4� �������������16����� ����� � ���������������5��� ������ ��6A�/ ����������� ����� ����/� )�J3/6)�� ��� ��/�� 8 �� ��9�?�� D� .������ -�(��*��9��� ��9� �

$�� ���� 1����� �� �� ��9�� D� .������ -�(�� � �6 ���/� m1���6/6��/� ��.�V�4�� .���4�� �����5�������������51�/ � ��1����8����� �8� � ����1����.�� �1�� �� �������� ���E��� ��8 �� 6 51 ���/�4�� � �5 ��� �1� ��� ���� ������E� /� ��� �� �8� ���6E��� �9�&���� ����� ��4�� ����4���/������ � �/�/���1���������� /��4�/� �� ���� �����5�/� ��� ��+�� ��5� ���� ��� ��/������ �9�C���1���� ���� �� ������� ��.�������� �/���� �������� �����5��� ���A�/ ������ ���� F��G9�$�������A1� � ������� ���� ����� ���� ���� ��/� ��.��4�� .���/������5��� ������ ��6A�/ ����8��/� 4�� �� �� ���8 �� /��� �� ���� ��5. �� �� /��4�/� �����5�/� ���� �/� �� ���� �� ������ ��� �������� /6��1���� �/� �� ���� F��G9� #���� ����� ���� �6 ���/� m1���6/6��/� ��.�V�4�� .�������������5� �m��� A ����1���5���V�4��8���� /��1���6/���/���� ���� �� 5��� ��� 5�� ����� �/�A�/ ���6 /��1�����������+6��>���1� ���9�

$������1����� ���� ��/���9��D�.������-�(�� ���//��� � ������������51�/ � ��1���� ����/��8���������1���.��������������� �/�E� /� ��� ����8�����*��9�@9�&���5 ����� �������� ��������� �� ��5� �� �� ���� � ���/� ��5� 5��� ��� /���/�6��� ����������A�/ ���� �/���5. �����+ /��4��+K /���8�� ����/� �� ������.��� ���� �51�/ � �� ��� ������ �/�E� /� ��� F�0G9�&�����4���. ����� ��� ���������8���������D��������9�

&����E��. ����� �� ������8�����*��9�0� ��8 ��/�.��1�/����������� 4.���51�/ � ��/ � � ������1����� �������9?����9�����9�����9��� �/� ��9�� D� .������ -�(9� &��� �E��. ����� �� ���� ��8�� ���*��9�0�4��8 �����/������������51�/ � ��/ � � ������1����� ������9��D�.������-�(9�& 4�������8������. ������������E��. �����

-50 0 50 100 150-20

0

20

40

60

80

100

120

140

0.7 V 0.6 V 0.5 V 0.4 V 0.3 V 0.2 V

Z'' (� c

m2 )

Z' (� cm2)

Fig.�8.�(A1���5��� ��)�E�����/� �� 5�� �� ���� ������ 11���/�1����� �����5��� ������ ��6A�/ ������� �1����)�J3/6)����� ��/�������5�J��) +KJ�9��5�J��5��� ��� E�����������9�

(b)(a)

CPEp CPEdlRs

Rp Rct

Rs CPEp CPEdl

L

Rp Rct

R1(a) (b)

Fig.�9.�(E��. ����� �� ��������������� ��6A�/ ������5��� ��� ������)�J3/6)����� ��/�����. ���/�1����� ������5��9�� ��$��1����� �����9?����9�����9�����9��� �/���9��D�.��-�(N��4��$��1����� ����9��D�.��-�(9��

Table�1�(E��. ����� �� ����1 � 5��������������� ��6A�/ �������9��5�J��5��� ���������� �1����)�J3/)����� ��/�������5�J��) +K��������46� ���/���5�*��9�@9�

(��5���� ��9?�D�.��-�(� ��9��D�.��-�(� ��9��D�.��-�(� ��9��D�.��-�(� ��9��D�.��-�(� ��9��D�.��-�(�R���|_ 5��� �9@@� �90�� �90�� �90�� �90�� �90@�T3���}�|��_ 5���� �9������ �9�@���� �9�0��� �9����� �9���0?� �9�?��0� 1� �9?�� �9?�� �9��� �9��� �9�� �9�?�R3��|_ 5��� ��9��� ��9�?� �9��� �9��� �9��� �9�?�T/����}�|��_ 5���� �9��0?� �9���0�� �9�?���� �9��@@@� �9������ �9�0�@@� /�� �� �� �� �90�� �9@0� �90?�R ���|_ 5��� ���9�� ���9@� �?90�� ��9��� ��9��� ���@9�����K�� \� \� \� \� �?9?0� \�R���|_ 5��� \� \� \� \� �9�@� \�(�����I�� �9�0� �9�?� �9���� �9��� �9��� �9@0�

� Mir�Ghasem�Hosseini�et�al.�/�Chinese�Journal�of�Catalysis�34�(2013)�1712–1719�

�� �������5�����4� ���/�4�����������������A1���5��� ���������9�&���5� �������8 ���5 ����� �� ��?I�� ��/� ����� ��/� �����������A1���5��� ��/ � 9� �

4.� � Conclusions�

$� ��8� 1���� )�J3/6)�� � � � ����� 8 �� 1��1 ��/� 4�� ���51���� �. �� ���1� �5������ ������)�JZ�6)����� �� �> �����1 �� /��5�������9�&������ ��6A�/ �������K�+K������5�J��) +K� ������� 4�� ���� )�J3/6)�� ��� ��/�� 8 �� ���/��/� 4�� �D� �/�('-9�&�����������8���� 51 ��/����������5��� ��3/� �/��5���)�� ��� ��/��9� -(2� �������� ��8�/� �� �� ���� 3/� � �61 ��� �����������)�J3/6)�� � �����8�����������/��1����/� �/����� �> ����� �� ����6� �. �� � ��1� �5���� 1� ���� 1�/� �/� �������� 1���� � ���� � ���� �� �� �� ��� ���� 4��� ��� ���� ��� 6��6A�/ ���� �� 5��� ��9� &��� 5��� ��� A�/ ���� �� ��������� 1����� �� �� )�J3/6)�� ���9�?�� D� .�� -�(�� 8 �� ������/��9@@�� �/��9�??�D� �8 �/�5������ ��.��. ����� 51 ��/� ������� ��� �5��� )�� �/� �� �� 3/� ��� ��/���� ���1� ��.���9� &��� 51 ����� �� ���� �� �� 3/�� �5��� )��� �/� 1���� )�J3/6)����� ��/�����8�/��� ������ �������/����������5��� ���A�/ 6����������)�J3/6)����� ��/����@9��5$J 5���8������������� ������� �� ���� �� �� 1 �� /��5� ���9�?� 5$J 5��� �/� �5��� )����� ��/��� �?� 5$J 5��9� &���� 8 �� 4� ���� ���� )�J3/6)�� ��� 6��/�� � �� �5 ����� 5�� �� 1 ��� ����� �� /���� �� � � ����� ���� �� �� 9�&�������������)�J3/6)�� � �����8��/�4������ 4��� ������ �/� � � ����� ��� ���� /��� �� 5��� ��� ����� ���9� &��� ('-� ��6�1�����8���� �������� /�1��/���� �� ��� ��/�� 1����� �9� &���('-�5� ����5�����8���� ���������8������������������5� � �� �.�� 55����� �/� ����5�/�����1������������)�J3/6)����� 6��/�9�

References�

F�G K�������2�#��25����2�29�Electrochim�Acta��������?�L���F�G & ���-�K��-���#�Y��Y����-���-�#��#���-��=���Y��K �4����#�29�Chin�J�

Catal����������L����F�G H ���=����Z� �������Z���K9�Chin�J�Catal����������L�?��F�G 2 ��K��*���������Z� ���#�%��H ���$���=��,�Y9�Chin�J�Catal��������

��L�����F�G Z�����2��H ���K����� ����K��3����*�����K��� ���9�Chin�J�Catal��

���@���0L���0��F�G � �� �� 2�� 2�� // 5� %� ,�� 2 �: ��� 2� #�� #4 �� *9� J� Appl�

Electrochem����������L�0���F?G � �� ��2��2 �: ���2�#��K����K��#4 ��*��U� :���� ��l�K��K 5�/��

2�K9�Electrochim�Acta���������@L������F@G ��4����2����*��������#9�Appl�Catal�A���00@����@L���?�F0G �������#��Z�� ����������&9�Chin�J�Catal�����?���@L�@?��

F��G K����K�� � �� ��2��2 �: ���2�#��#4 ��*9�Electrochim�Acta���������0L��000�

F��G Platinum�Metals�Rev�����0����L��@�F��G =����H��&� ��Z�Y��-����3�U��� ���-�39�Electrochim�Acta�����@����L�

�����F��G =����H��-����3�U���������9�J�Power�Sources�����?�����L���?�F��G K�������2�#��25����2�2��U� ���1���K9�Int�J�Nanosci����������L�

��������F��G ����Z����Z� ���=�K��K����9�Electrochem�Commun�����0����L�0���F��G Y��������-� ���%��=�����*��,����%����������2 �K��9�Mater�Chem�Phys��

���������L�����F�?G C������������2��H ���H�#������#�3��-���3�*9�Electrochem�Commun��

��������L�@���F�@G Y��Z��#����K�%��H ���=�#��Z� ��������K��Z� ������=������Z� ���Z�K9�

J�Power�Sources���������0�L��@���F�0G K�������2�#��$4/�5 ��>��2��$��� �1��-9�Chin�J�Catal����������L�

�@�?�F��G -�5 7�%��CX����$��~ ��������! ��$�+��U �/ ��#��� 7� ��,��(�4���29�

Int�J�Hydrogen�Energy�����0����L�?0���F��G K������� 2� #�� $4/�5 ��>�� 29� Int� J� Hydrogen� Energy�� ������ �@L�

���0�F��G K�������2�#�� $4/�5 ��>��2�� $��� �1�� -9� J� Appl� Electrochem��

��������L�����F��G Dh�����#��K�`����#9�J�Electroanal�Chem�Interf�Electrochem���0?���

��L��?� �F��G %4������3�29�J�Electroanal�Chem�Interf�Electrochem���0@������L�

0?�F��G =����H������������� ��C�-9�Int�J�Electrochem�Sci�����?���L��?��F��G ���� ��H�� K �� -� ,�� 3 �>� U�H9�Electrochem� Commun�� ���0�� ��L�

�0�@�F�?G -����� %� )�� -����� $�� $���/�� 9� Int� J� Hydrogen� Energy�� ���0�� ��L�

�����F�@G �����3������Y��=����H��� ���-�3��&�����=9�Electrochem�Commun��

���?��0L������F�0G =��2�H��# �#����Z���H� ��Z� ���U�*�� ���K��9� J�Power�Sources��

���@���?�L���?�F��G K� ��� � ��� ���� Z� ���K����,��# �� ��29� J� Phys� Chem�B�� ������ ��0L�

Graphical�Abstract�

Chin.�J.�Catal.����������L��?����?�0� � � /�L���9����J-�@?�6���?���������6�

Methanol�electro�oxidation�on�a�porous�nanostructured�Ni/Pd�Ni�electrode�in�alkaline�media�

2���#� ��5�K�������"��2��/��$4/�5 ��>���- :: /�$��� �1��University of�Tabriz,�Iran����

&���� ����� ����/�)�J3/6)����� ��/����8��������� �������� ������� ��6 � ���� � ��.���� �8 �/�� 5��� ��� A�/ ���� �� �� �� �� 1 �� /��5� �/� �5��� �� >��� ��� 6��/��9�&�������� ��.������)�J3/6)����� ��/�� ��4�� ����4���/���������������� �� �� 9�

-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5-150

-100

-50

0

50

100

150

Ni/Pd-Ni electrode

Flat Pd electrode

Smooth Ni electrode

Potential (V vs SCE)

Scan rate 10 mV/s

Cur

rent

den

sity

(mA

/cm

2 )

� Mir�Ghasem�Hosseini�et�al.�/�Chinese�Journal�of�Catalysis�34�(2013)�1712–1719� �

������F��G ,�/���,��U /��� ��*��� 5������������29�J�Electroanal�Chem�Interf�

Electrochem���0@������L��?��F��G 2� �*���& �,�%9�Electrochim�Acta����������L��?�0�F��G U�5 ��U�-��K ��/���3��-��� /���-�U9�Surf�Coat�Technol�����@�����L�

�?���F��G K��7����� �� �$9�J�Electroanal�Chem�����������L�����F��G � �� �$9�J�Electroanal�Chem���00����0?L��?�F��G ,��������� �� �$9�J�Appl�Electrochem����������L�?���

F�?G U�4��7� �� ��,�/��>�$��� �� �$9� Int� J�Hydrogen�Energy�����?����L������

F�@G $4/��6%���5� -� -��U� ��/�U� *�� $4/6(��� ���)� -9�Electrochim�Acta����������L����0�

F�0G K�����'�2��H ���=���������9�J�Electrochem�Soc����������0L�$����F��G -�� �/� *�� &���/�%��K ��������C�$9�Electrochim�Acta�� ������ ��L�

�@�?�F��G -����� %� )�� -����� $�� $���/�� �� 2���� � C9� Int� J� Hydrogen� Energy��

���@����L��@?@�


Recommended