V(Ⅳ)/V(Ⅴ)电对在石墨毡与导电塑料复合电极上的反应机理

应用循环伏安、极化曲线和交流阻抗等电化学方法研究了V(Ⅳ)/V(Ⅴ)电对在石墨毡复合电极上反应的速控步骤.结果表明,V(Ⅳ)/V(Ⅴ)电对在石墨毡电极上的反应属准可逆过程,且氧化过程包含有后置化学转化步骤;该过程Tafel斜率的实验值为0.124,而理论计算的,以电化学步骤作为控制步骤的Tafel斜率约0.12,两者吻合很好,表明该氧化过程受电化学步骤控制;以等效电路拟合不同极化电位下的交流阻抗,得出该电化学反应阻抗远大于其他阻抗,意味着电化学过程可能是电极反应的控制步骤,与实验得到的极化曲线分析结果相一致.     

酸性介质中碘离子在铂电极上的电化学氧化行为

采用循环伏安法研究了酸性介质中碘离子在铂电极上不同电位区间, 不同酸度下的电化学反应行为. 结果表明, 当极化电位较低(小于0.6 V(vs Hg/Hg2SO4))时, 碘离子在铂电极上发生2I--2e→I2电氧化反应, 反应产物通过I2+I-=I-3被进一步溶解, 整个反应属于E-C(electrochemical-chemical)模式. 电氧化过程中可以形成碘膜, 其也可以被碘离子溶解. 当极化电位升高至0.6 V(vs Hg/Hg2SO4)或以上时, 碘离子会直接电氧化为高价态碘化合物, I-+3H2O→IO-3+6H++6e, 而析出的碘膜并不发生再氧化反应; 在电化学还原过程中, 出现了两个还原峰, 分别对应于I2、I-3的还原反应; 在无碘膜时, 碘离子电氧化过程受溶液中碘离子的液相扩散步骤控制; 碘膜形成后, 主要受碘膜中碘离子的固相扩散控制; 酸度对于碘离子的电化学氧化过程有很大的影响, 其线性极化曲线的起峰电位及电流峰值电位均随酸浓度升高而负移.     

硝基苯在离子液体EMimBF4中的选择性电还原

采用循环伏安法和恒电位电解法研究了离子液体EMimBF4中硝基苯在微铂电极上的选择性电还原特性. 研究结果表明, 硝基苯在铂电极上的电还原反应为双分子八电子三步骤电化学过程: 第一步反应为准可逆单电子转移步骤, 产生阴离子自由基; 第二步为二电子转移步骤, 并伴有随后的双分子不可逆自由基偶合反应和快速质子化及脱水反应, 主要产物为氧化偶氮苯; 第三步是二电子转移产生偶氮苯的过程. 通过控制电位, 可以选择性地合成氧化偶氮苯和偶氮苯; 在EMimBF4中, 硝基苯和水的浓度变化对电化学行为产生较大影响.     

硼掺杂金刚石薄膜电极上二氯酚的电化学阻抗谱研究

以2,4-二氯酚(2,4-DCP)和2,6-二氯酚(2,6-DCP)为模型污染物,采用循环伏安法和电化学阻抗谱研究了硼掺杂金刚石(BDD)电极上2种氯酚的电催化氧化过程.结果表明,2,4-DCP和2,6-DCP的氧化电位分别为1.55和1.62 V.等效电路拟合结果表明,当极化电位由开路电位提高至1.5 V时,2种氯酚的电荷转移电阻均有明显下降,反应控制步骤为扩散控制步骤.与2,6-DCP相比,2,4-DCP在BDD电极上更容易发生直接电化学氧化.     

不同离子液体中硝基苯的电化学还原

研究了硝基苯在N-甲基咪唑对甲基苯磺酸([Mim][PhSO3])和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸([Bmim][PF6])两种离子液体中的电化学还原反应.循环伏安法测试显示,硝基苯在[Mim][PhSO3]中只出现一个还原峰,是一个受扩散控制的不可逆电化学反应,而在[Bmim][PF6]中出现两对氧化还原峰,表明其还原产物随离子液体性质的不同而异.     

二茂铁及其与DNA复合物的电化学行为

在Tris-NaCl(pH=7.2)缓冲溶液中, 应用循环伏安法、微分脉冲伏安法、旋转圆盘电极实验、电化学阻抗谱等技术研究了二茂铁在旋转碳纳米管(CNT)修饰电极上的电化学行为及其与小牛胸腺DNA的相互作用. 结果表明, 二茂铁及其与双链DNA的电活性产物在静止的CNT修饰电极上均呈现一对基本可逆的氧化还原峰；在旋转电极上呈现出明显的极限扩散电流, 电化学阻抗谱呈现一个压扁的半圆. 二茂铁与DNA的作用在扩散控制过程中表现为峰电流和极限扩散电流随DNA浓度增大而减小；电化学控制过程则表现为电化学反应电阻随DNA浓度增大而增大, 条件电位下的速度常数也有一定程度的减小.     

旋转玻碳电极上二茂铁的电化学阻抗行为及其与DNA的相互作用

应用旋转圆盘电极和电化学阻抗法研究了二茂铁在Tris-NaC l(pH=7.2)缓冲溶液中于旋转玻碳电极上的电化学阻抗行为及其与DNA的相互作用.结果表明,二茂铁于旋转电极的伏安曲线呈现明显的极限电流平阶,而其交流阻抗谱则出现两个电容弧.二茂铁与DNA的作用,若受扩散过程控制则其极限扩散电流随DNA浓度增大而减小,而在电化学控制过程中则表现为电化学反应电阻随DNA浓度增大而增大.根据旋转圆盘电极和电化学阻抗谱测试,表明由这两种方法数据拟合求得的二茂铁条件电位速率常数能够很好地相互吻合,但如存在DNA时,则其条件电位速率常数有一定程度的减小.     

硝基苯在离子液体BMimBF4-H2O中的电还原

采用循环伏安法和恒电位电解法研究了离子液体BMimBF4-H2O 中硝基苯在微铂电极上的电还原特性. 实验表明, 在BMimBF4中, 随着硝基苯和水的浓度变化, 循环伏安曲线的峰电位和峰电流呈现复杂的变化规律; 硝基苯在铂电极上的电还原反应为双分子8 电子3 步骤电化学过程, 第一步反应为准可逆单分子单电子转移步骤, 产生阴离子自由基, 第二步为2 电子转移步骤, 并伴有随后的双分子不可逆自由基偶合化学反应, 主要产物为氧化偶氮苯, 第三步是2 电子转移产生偶氮苯的过程.     

La0.8Sr0.2MnO3／YSZ高温电极交流阻抗研究

用交流阻抗方法研究了Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３电极上进行的氧化电化学还原反应。实验表明反应速度控制步骤随反应温度，氧分压及过电位发生显著变化，近平衡下反应的ｒｄｓ为氧的解离吸附过程。强阳极极化下，电解质表面产生大量电子空穴；强阴极极化下，ＬＳＭ电极表面形成大量氧空位，二者的结果均使界面电导增加，电化学反应区扩展。     

Zn(Ⅱ)在锌电极上的电沉积机理

在Zn(Ⅱ)-NH_4Cl准中性体系中,采用循环伏安法(CV)研究了Zn~(2+)在锌电极上的反应方式,通过计时电流法(CA)研究了Zn~(2+)沉积的成核方式,利用交流阻抗谱(EIS)考察了不同过电位时Zn~(2+)沉积的阻抗行为。结果表明:Zn~(2+)的电沉积是一个不可逆电极反应,以两步骤单电子串联的方式进行,第一步为速控步;电极反应的电荷传递系数与锌电极的表面结构有关。在恒电位条件下,体系中锌电极上Zn~(2+)的结晶近似于三维瞬时成核方式。Zn~(2+)的沉积经历了覆盖、吸附成膜、大量晶核形成等过程,该过程随着控制电位的负移由电化学极化过渡到电化学极化-浓差极化混合控制阶段。最后给出了Zn~(2+)在锌电极上电沉积过程的机理。     

环氧树脂涂覆LY12铝合金在NaCl溶液中的阻抗模型

分别研究了裸LY12铝合金及涂覆环氧树脂涂层后合金在3.5％NaCl溶液中的电化学阻抗谱（EIS）.结果表明,LY12铝合金在点蚀电位以下阻抗谱上出现两个容抗弧,高频段对应Cl－参与的成膜阻抗,低频段对应铝阳极溶解的电化学反应阻抗.合金发生点蚀后出现低频感抗弧.合金/电极在NaCl溶液中先发生涂层吸水,当水及O2抵达基体后建立起电化学反应界面,合金遭受腐蚀；受涂层阻挡的影响,腐蚀产物的扩散逐渐成为控制步骤；当扩散速度较慢的Cl－抵达涂层/金属界面后,与界面处聚集的腐蚀产物间发生化学反应,完成成膜过程,阻抗谱上出现盐膜的阻抗,而扩散阻抗消失.提出了不同浸泡失效阶段涂层电极体系的阻抗模型.     

旋转铂盘电极上Cu(phen)_2~(2 )与6-巯基嘌呤的相互作用

在Tris-NaC1*(pH=7.2)缓冲溶液中,应用循环伏安法,微分脉冲伏安法、旋转圆盘电极实验、交流阻抗法及其数据模拟等技术研究了Cu(phen)2 25(phcn=1.10-邻菲咯啉)与6-巯基嘌呤(6-MP)的相互作用.结果显示.Cu(phen)2 2MP与6-MP无论在扩散控制过程或电化学控制过程都发生了相互作用.Cu(phen)2 2及其与6-MP的作用产物于铂电极上均呈现一对氧化还原峰,但后者呈现的氧化还原峰负移.峰电流减小.交流阻抗结果显示,无论6-MP存在与否,Cu(phen)2 2在交流阻抗谱上均呈现两个清晰的电容弧,但当6-MP存在时,电化学反应电阻和电化学吸脱附电阻均增大.Cu(phen)2 2在不同转速下的阻抗拟合结果显示.随转速增大.电化学反应电阻和电化学吸脱附电阻均减小.双电层电容呈增大趋势,而吸脱附电容呈减小趋势:当6-MP存在时.仍然呈现此变化规律.     

Zn/V2O5水相二次电池的交流阻抗研究

钒的氧化物,特别是Ｖ6Ｏ13与Ｖ2Ｏ5,由于具有层状结构,可以嵌入一定量的小体积阳离子而保持原有的晶体结构基本不变,因而作为电池的可逆嵌入电极材料,一直受到广泛重视[1-9].从考虑降低电池生产成本、提高电池的安全性和充分利用我国的钒资源角度出发,本课题组研究了锌与一些钒氧化物组成的二次电池,主要是Ｚｎ/Ｖ6Ｏ13有机相二次电池[10]和Ｚｎ/Ｖ2Ｏ5水相二次电池[11,12].研究结果表明,在一定范围内,锌离子能够可逆地嵌入到上述钒氧化物的层状结构中.该类二次电池具有价格低、安全性能好、能量密度大并具有适度的循环寿命和贮存寿命等优点…     

Zn/V2O5水相二次电池的交流阻抗研究

The dependence of charge transfer resistances of electrodes in the aqueous Zn/V 2O 5 secondary battery on the Zn 2+ amount intercalated was studied by means of AC impedance experiments. The results showed that the electrode reaction on cathode was controlled by the diffusion of Zn 2+ at the beginning of the discharge process. With the increase of Zn 2+ amount intercalated into the cathode, the reaction became a kinetic controlled process, i.e.a process controlled by intercalation of Zn 2+ in V 2O 5.     

The effect of partial charge transfer on the electrochemical turbulent noise

Theoretical analysis of the effect of electrode potential on the spectral density of random alternating current emerged in electrochemical cell under the action of turbulent pulsations of the electrolyte solution velocity is carried out. An impedance model of metal electrode dissolution reaction, including two adsorption stages, is suggested, with allowance for the oxidized ion diffusion in electrolyte solution. It is known that in terms of the Ershler-Randles model, at low frequencies the experimentally measured slope of bilogarithmic frequency dependence of spectral density equals 3, which is characteristic of the diffusion control; at high frequencies the slope equals 4, which is characteristic of the kinetic control. It is shown that for the model of impedance of the two-stage adsorption oxidation process, in the middle segment of the spectrum the local slope must decrease down to 2, provided the first oxidation stage, which proceeds within the inner electrical double layer, is slow; the local slope must increase up to 6 (or 5, for diffusion control), provided the second oxidation stage (the partially oxidized ion desorption to solution) is slow. The “height” and “width” of the slope local changes appeared explicitly depending on the parameters of the partial charge transfer. This makes the turbulent noise method somewhat superior to the impedance method in the studying of the above-specified reaction type.     

旋转铂盘电极上Cu(phen)22+与6-巯基嘌呤的相互作用

在 Tris-NaCl(pH=7.2)缓冲溶液中,应用循环伏安法、微分脉冲伏安法、 旋转圆盘电极实验、交流阻抗法及其数据模拟等技术研究了Cu(phen)22+（phen=1,10-邻菲咯啉）与6-巯基嘌呤（6-MP）的相互作用.结果显示, Cu(phen)22+与6-MP无论在扩散控制过程或电化学控制过程都发生了相互作用. Cu(phen)22+及其与6-MP的作用产物于铂电极上均呈现一对氧化还原峰,但后者呈现的氧化还原峰负移,峰电流减小，交流阻抗结果显示,无论6-MP存在与否, Cu(phen)22+在交流阻抗谱上均呈现两个清晰的电容弧,但当6-MP存在时,电化学反应电阻和电化学吸脱附电阻均增大. Cu(phen)22+在不同转速下的阻抗拟合结果显示,随转速增大,电化学反应电阻和电化学吸脱附电阻均减小,双电层电容呈增大趋势,而吸脱附电容呈减小趋势;当6-MP存在时,仍然呈现此变化规律.     

Pd/Mm(富铈稀土)薄膜电极在KOH溶液中的电化学行为

利用磁控溅射法制备了Pd/Mm(Mischmetal)混合稀土薄膜,采用X射线衍射、AFM及循环伏安和交流阻抗谱等电化学测试技术研究了Pd/Mm稀土薄膜的晶体结构、表面形貌及其在KOH溶液中的电化学行为.结果表明,Pd/Mm薄膜表面的Pd层由纳米级的孤岛状颗粒构成,颗粒大小为100～200 nm.循环伏安法研究表明,氢的电化学氧化和还原均通过表面Pd金属层进行.Pd/Mm稀土薄膜电极的交流阻抗图由两个容抗弧组成,低频区的容抗弧对应氢在电极中的固态扩散过程,而高频段的容抗弧对应氢在电极表面的电化学还原过程,其中氢在薄膜电极内部的扩散是速率控制步骤.     

微包覆钴贮氢合金电极电化学性能的研究

以化学镀钴方法微包覆处理贮氢合金,用交流阻抗、循环伏安以及模拟电池充放电实验研究了该贮氢合金电极的电化学性能.结果表明,贮氢合金经包覆钴后,即可减小电极表面的电化学反应阻抗,提高其催化活性,并降低充放电过程的极化,从而增大了电极的放电容量和充电效率.相关的电极过程为扩散控制.     

多壁纳米碳管空气电极的交流阻抗研究

研究了多壁纳米碳管、活性炭和石墨等空气电极的交流阻抗特性.结果表明,纳米碳管空气电极的阻抗谱由两个半圆组成,高频区半圆对应欧姆极化阻抗,低频区半圆对应电化学极化阻抗.催化剂Pt以纳米颗粒的形式沉积在碳管的外表面,明显减小了电极的欧姆阻抗和电化学极化阻抗,提高了氧还原反应的电催化活性.活性炭电极除存在电化学阻抗外,还存在薄液膜扩散阻抗(Nernst扩散),石墨电极形成的薄液膜反应区域较小,电极反应呈Warburg扩散阻抗特征,相应的电催化活性较低.采用交流阻抗等效电路分析方法,对拟合的动力学数据进行了解释.     

固体氧化物燃料电池电化学阻抗谱差异化研究方法和分解

电化学阻抗谱技术(EIS)在固体氧化物燃料电池(SOFC)中已获得广泛应用。在EIS分析过程中,研究者能够清楚地获得燃料电池内部因纯离子(电子)导电引起的欧姆电阻和因电化学过程、扩散作用引起的极化阻抗的大小,但是对于极化阻抗的构成缺乏进一步解析。本文选用传统的Ni-YSZ阳极支撑电池,通过改变测试温度、阳极运行气氛和阴极运行气氛,设计了一套完整的阻抗差异分析(ADIS)实验。并基于弛豫时间分布法(DRT)和阻抗差异分析法,系统地分析并解释了阻抗谱中各频率段对应阻抗的物理或(电)化学含义,将该类型电池阻抗谱以6个RQ并联电路予以拟合,为之后燃料电池性能稳定性的研究奠定基础。