On the catalytic behavior of copper toward oxygen reduction reaction in alkaline solution

رفتار كاتاليتيكي مس براي واكنش كاهش اكسيژن در محلول قليايي

در اين مقاله جنبه هاي سينتيكي و مكانيزمي واكنش كاهش اكسيژن و همينطور اثرات الكتروكاتاليتيكي سطح مس به كمك روشهاي ولتامتري چرخه‌اي و الكترود ديسك چرخان مورد مطالعه قرار گرفت. در محدوده پتانسيل -0.4 تا -1.4 V/SCE دو پيك وابسته به زمان و يك قسمت صاف در ولتاموگرام هاي چرخه اي مشاهده گرديد. كاهش مستقيم اكسيژن همراه با كاهش اكسيدهاي مس كه در فواصل زماني مشخصي كه الكترود در پتانسيل مدار باز قرار مي گيرد تشكيل مي شوند به كمك روشهاي الكتروشيميايي مورد بررسي قرار گرفت. تعداد الكترونهاي مبادله شده براي كاهش اكسيژن روي سطح مس در حالتهاي مختلف محاسبه و مشاهده گرديد كه روي سطح مس عاري از اكسيد، تعداد الكترون 4 و با رشد لايه اكسيدي روي سطح مس تعداد الكترونها به 2 كاهش مي يابد. همچنين، محاسبه ثابتهاي سرعت نشان داد كه كاهش اكسيژن روي سطح مس عاري از اكسيد با سرعت بيشتري انجام مي شود. افزايش سطح فعال مس كه به خاطر نفوذ و خارج شدن اكسيژن و تخريب و بازسازي مجدد سطح اتفاق مي افتد نيز مشاهده گرديد

The kinetic and mechanistic aspects of the oxygen reduction reaction as well as the electrocatalytic effect of copper surface in alkaline solution were studied by cyclic voltammetry and rotating disk electrode technique. In the potential range of -0.4 to -1.4 V/SCE time dependent cathodic peaks at -0.9 V/SCE, -1.2 V/SCE and plateau extending through this domain were observed. Direct reduction of oxygen along with the dominating reduction of copper oxides which formed during time delay at open circuit potential is discussed in the light of electrochemical techniques. The number of electrons transferred per O2 molecule (n) obtained on different copper surface is close to 4 on oxide free surface and gradually decreases to 2 when the oxide layers cover the copper surface. Moreover calculation of rate constant of oxygen reduction on copper surface, demonstrated a faster kinetic of reaction on oxide free surface of copper. Tearing down and building up of the surface causing increased surface area is also observed.