铂纳米颗粒/碲氧化物-锰氧化物修饰碳纳米管电极：一种用于甲醛氧化和氧还原反应的双功能催化剂

本文报道了一种新型铂纳米颗粒/碲氧化物-锰氧化物/多壁碳纳米管修饰电极（PtNPs/TeOx-MnOx/MWCNT/GCE），该电极通过脉冲沉积和循环伏安法构建，在氧还原反应（ORR）和甲醛氧化反应中均表现出卓越的电催化性能。表征结果显示复合材料成功负载于MWCNT骨架，具有增强的导电性和稳定性。该电极对甲醛检测的线性范围为0.1–60 mmol L-1，检测限达50 μmol L-1，在实际水样中回收率达99%–101%，为燃料电池技术和环境监测提供了高效双功能催化剂。

亮点

试剂与仪器

所有化学品均为分析纯。TeO₂（98%）、MnSO₄·H₂O、H₃PO₄（85%）、多壁碳纳米管（MWCNT，纯度>75%，直径7-15 nm）购自Sigma Aldrich。H₂PtCl₆、HClO₄和NaOH购自Merck。所有溶液均使用超纯水（电阻率18.2 MΩ·cm）配制。

电化学测试使用Autolab PGSTAT101设备进行。以玻碳电极（GCE，直径3 mm，几何面积0.0707 cm²）为工作电极，Ag/AgCl（饱和KCl）为参比电极，铂丝为对电极。

表征

高分辨透射电子显微镜（HRTEM）用于表征碳纳米管、金属氧化物和铂纳米颗粒的结构。如图1A-C所示，观察到不同直径的管状碳纳米管，其表面分布着球状金属氧化物颗粒。在HRTEM和扫描透射电子显微镜（STEM）图像中，对比度高的深色纳米颗粒最可能为铂（Pt），这与Pt的原子序数高于Te和Mn一致；较浅的模糊区域则与TeO_x-MnO_x相关。

结论

本研究开发了一种新型PtNPs/TeO_x-MnO_x/MWCNT/GCE电极，其在氧还原和甲醛氧化反应中均表现出优异的电催化性能。通过PtNPs和TeO_x-MnO_x复合材料对电极表面进行修饰，制备出了一种高活性催化剂，其性能显著优于裸电极。X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、HRTEM、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱（SEM-EDX）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和电化学阻抗谱（EIS）分析一致证实了复合材料的成功复合，揭示了其具有增强电导率的稳定结构。