摘要

離子液體（ILs）在Pt/C電極上被嘗試用來促進氧還原反應（ORR）。為更好了解構成ILs不同陰、陽離子對ORR催化反應活性的影響，研究了[MTBD]⁺、[BMIM]⁺與[TFSI]^-、[BETI] ^-、[C₄F₉SO₃] ^-的不同離子組合對電化學行為的影響，發現陽離子結構的影響大于陰離子，并且[MTBD]⁺系列的影響比[BMIM]⁺系列強，在動力學和高電流密度方面都證明了結合ILs修飾可以提高質子交換膜燃料電池性能。

包含MTBD在內不同離子的化學結構

MTBD-TFSI等離子液體及其結構表征

[BMIM][BETI]、[BMIM][TFSI]、[MTBD][BETI]等離子液體（ILs）的純度確定可參考Monionic?執行的《KF-HNMR法離子液體純度分析與測定》，通過[MTBD][BETI]的H-NMR圖譜所標記出的不同氫對應的化學位移不難初步評估出對應離子液體（ILs）的大概純度，結合紅外可見光譜（ATR-FTIR），不難發現不同結構的差異主要表現在諸如[BETI]中的-C-C-F鍵和[MTBD]+中的-C=C-鍵。

[MTBD][BETI]的1H NMR（溶劑：DMSO-d6）

[bmim][beti]、[bmim][TFSI]、[bmim][C4F9SO3]、[MTBD][beti]、[MTBD][TFSI]、[MTBD][C4F9SO3]的ATR-FTIR譜圖

結合MTBD-TFSI等離子液體修飾的Pt/C循環伏安法分析

結合離子液體修飾的Pt/C循環伏安圖如圖所示，疏水離子液體的加入降低了鉑氧化區的陽極電荷和Hupd區的氫吸附電荷。[bmim]+系列的氫吸附譜是相同的，但比[MTBD]+的系列要小。陽離子對氫吸附量的影響大于陰離子，氫在高氯酸中顯示了對Pt（110）的急劇吸附。摻入[bmim]+ILs后，標志性的氫吸附峰仍然存在，只是面積減少了。相反，摻入[MTBD]+ILs后，吸附峰變得更寬且形狀更小。據推測，[MTBD]+ILs可能抑制Pt(110)上的氫吸附，這可能是由于[MTBD]+在Pt上的鍵比[bmim]+更強。

Pt/C (JohnsonMatthey Hispec 3000) and Pt/C-ILs in N2-saturated 0.1M HClO4循環伏安法測試. Scan rate: 50 mVs