玻碳电极表面复合配位银电结晶机理研究

以具有实际应用价值的复合配位体系无氰镀银电解液为研究对象, 运用循环伏安和电位阶跃等实验方法, 结合 Scharifker-Hill 经典理论模型分析, 成功获得了Ag在玻碳电极（GCE）表面电沉积的成核机理及成核动力学参数, 并分析了温度对成核方式及成核动力学参数的影响. 结果表明, 该体系下Ag在GCE表面的电沉积是由扩散控制的不可逆过程, 遵循三维瞬时成核生长机理. 随着阶跃电位从-750 mV 负移至-825 mV, 峰值还原电流Im逐渐增大, 达到峰值还原电流所需时间tm逐渐缩短; 扩散系数D变化不大, 基本稳定在（7.61±0.34）×10^-5 cm²·s^-1; 成核密度数N₀则从3.26 ×10⁵ cm^-2提高至10.2×10⁵ cm^-2. 银沉积初期的形貌观察, 验证了其三维瞬时成核生长机理. 提高温度可以显著改善电解液中具备活性的银配位离子的扩散能力, 缩短成核时间, 提升成核密度数N0.     

金电极上偶氮腺嘌呤的电化学行为研究

本文研究了光滑金电极上偶氮腺嘌呤的电化学特性,并确定了相关动力学参数. 在含偶氮腺嘌呤的0.2 mol·L^-1的磷酸盐缓冲液(PBS,pH = 4.0 ~ 10.0）中,发现其循环伏安图上出现一对氧化还原峰. 基于对扫速和伏安峰值电位的分析,结果表明这是一个由吸附控制的可逆偶氮腺嘌呤氧化还原电化学过程. 当pH值从低到高改变时,氧化还原峰值向负电位移动,证实H⁺参与了该反应. 通过进一步实验数据分析和电极表面吸附量计算,发现该反应为分步进行的两电子两质子反应. 最后,通过快速循环伏安扫描方法确定了电化学过程的表观传递系数α和表观速率常数ks.     

LiF-BaF2-LiCl熔盐体系中Li+的电化学行为

运用三电极在电化学工作站AUTOLAB以循环伏安法、计时电流法和计时电位法研究了LiF-BaF₂-LiCl熔盐体系中1203 K温度下锂在钨（W）电极上的电化学还原过程及其控制步骤. 结果表明,Li⁺在W电极上的还原过程是一步得电子的准可逆反应,析出电位在-1.0 V附近. 阴极过程受离子的扩散步骤控制,计算得出扩散系数为4.5 × 10^-6 cm²•s^-1.     

Au/L-Met/GC电极的H2O2电催化氧化

在无额外的添加剂和保护剂的情况下,以柠檬酸钠还原氯金酸制得链状金纳米粒子,使用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察样品. 层层自组装技术可将金纳米粒子自组装,并分别以L-甲硫氨酸（L-Methionine,L-Met）、硫脲（Thiourea,TU）、丙烯基硫脲（Allyl thiourea,ATU）和聚乙烯吡咯烷酮（Polyvinylpyrrolidone,PVP）交联剂自组装于玻碳基底,即得金纳米粒子修饰电极. 以[Fe(CN)₆]^3-/4-氧化还原电对为探针,考察该修饰电极的电化学性质. Au/L-Met/GC电极有最佳电化学性能,循环伏安曲线和计时电流曲线测试表明,Au/L-Met/GC电极的H₂O₂电催化氧化有较高的灵敏度,线性范围2×10^-7 ~ 3×10^-3 mol·L^-1,检出限6.67×10^-8 mol·L^-1.     

还原氧化石墨烯修饰泡沫镍原位负载MnO2对H2O2电还原反应催化性能的研究

采用两步易操作的水热法制备了还原氧化石墨烯（rGO）修饰泡沫镍（Ni foam）基体原位负载MnO₂纳米片（MnO₂/rGO@Ni foam）催化剂电极.通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对电极的微观形貌和组成进行了表征.利用循环伏安法和计时电流法对电极对H₂O₂电还原反应的催化性能进行了系统的测试.根据测试结果得知,电极在3 mol/L NaOH和1 mol/L H₂O₂溶液中表现出最佳的催化性能.在该溶液中,当电位为－0.8V时,H₂O₂电还原反应的电流密度可以达到240 mA/cm²,高于同等条件下MnO₂直接生长在Ni foam上的电流密度180mA/cm².通过不同温度下的极化曲线计算出了在该电极上H₂O₂电还原反应所需的活化能大小为21.53 kJ/mol,明显低于文献中报道的数值.对比实验结果表明rGO的加入显著地改善了MnO₂催化剂的催化性能与稳定性.     

Pt/Au双金属纳米粒子和壳聚糖/二氧化硅溶胶-凝胶杂化膜漆酶传感电极的邻苯二酚检测

利用Pt/Au双金属纳米粒子和壳聚糖/二氧化硅（CS-SiO₂）溶胶-凝胶复合材料固定漆酶（Lac）,制得漆酶生物电极（Pt-Au-CS-SiO₂-Lac/GC）. 采用循环伏安曲线（CV）研究了邻苯二酚（CC）在该漆酶电极的电化学性能. 实验结果表明,Pt-Au-CS-SiO₂-Lac/GC电极对邻苯二酚的电催化在8×10^-7 ~ 1×10^-4 mol·L^-1浓度范围,其浓度与还原峰电流呈线性关系,相关系数r = 0.9993,检出限7.9×10^-8 mol·L^-1,该检测方法灵敏度高,线性范围宽,稳定性好.     

酶法合成的葡萄糖氧化酶-纳米金复合物的直接电化学与生物传感

将NaAuCl₄、葡萄糖氧化酶（GOx）和葡萄糖混合,借一步酶促反应制得吸附GOx的金纳米颗粒（AuNPs）,再通过滴干修饰法研制了Nafion/GOx-AuNPs修饰的玻碳（GC）电极,并考察了该酶电极上GOx的直接电化学和生物传感性能. 这种酶法合成的GOx-AuNPs复合物有良好的酶直接电化学活性,也保持了GOx的生物活性,似可归因于酶法合成的纳米金更接近酶氧化还原活性中心的缘故. 该酶电极在-0.4 V（vs. SCE）电位下,其稳态电流下降与葡萄糖浓度（0.5 4 mmol·L^-1）成正比,检测下限0.2 mol·L^-1.     

基于Nafion固定磷钼酸和石墨烯共修饰PEDOT膜电极的电化学过氧化氢传感器

以玻碳电极（GCE）为基底电化学聚合制得聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）膜修饰电极,再通过Nafion共固定磷钼酸和石墨烯构建了一种新型的无酶电化学H₂O₂传感器. 利用扫描电子显微镜（SEM）表征制得的修饰电极,并通过循环伏安法和计时电流法研究了传感器对H₂O₂的响应性能. 结果表明,在优化条件下,该传感器对H₂O₂还原具有良好的电催化性能,检测H₂O₂的线性范围为2.91×10^-6 ~ 1.83×10^-2 mol•L^-1,检出限和灵敏度分别为9.90×10^-7 mol•L^-1（S/N = 3）和112.5 μA•（mmol•L^-1）^-1. 此外,该传感器还具有良好的重现性和选择性.     

Ce3+/Ce4+电对在混酸(硫酸和甲磺酸)中的电化学行为

采用循环伏安、线性扫描、交流阻抗等技术研究了Ce³⁺/Ce⁴⁺电对在混酸(硫酸与甲磺酸)中的电化学行为,并对该体系在间接有机电合成中的应用进行了探索.结果表明：当硫酸和甲磺酸(MSA)浓度分别为0.8和1.0 mol·L^-1时,Ce³⁺/Ce⁴⁺电对具有最佳的电化学活性;在上述配比的混酸介质中,铈盐的溶解度得到了大幅提高,同时电解氧化铈(III)离子的电流效率较高（92.1%）,与纯硫酸体系中的电流效率接近（92.8%）,明显高于纯甲磺酸体系（78.5%）;该混酸介质中Ce⁴⁺在氧化茴香醚生成茴香醛这一过程中也表现出很好的氧化能力.     

BMIMBF4中2-氨基-3-氯-1,4-萘醌电化学捕获CO2的机理

利用循环伏安法（CV）和现场红外光谱电化学技术研究了2-氨基-3-氯-1,4-萘醌（ACNQ）在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BMIMBF₄）中电化学捕获CO₂的机理.研究结果表明,当体系中不存在CO₂时,ACNQ在BMIMBF₄中经历可逆的两步一电子过程;当体系中引入CO₂时,电化学还原过程中形成的二价阴离子（ACNQ^2-）作为亲核试剂,可攻击CO₂的亲电子碳中心,形成稳定的CO₂加合物.对电化学捕获CO₂的化学计量进行了评估,结果表明,1摩尔的ACNQ^2-可捕获1摩尔的CO₂.结合B3LYP方法在6-311++G^**水平上计算分析了反应中CO₂加合物可能的结构.     

Electrodes modified with iron porphyrin and carbon nanotubes: application to CO2 reduction and mechanism of synergistic electrocatalysis

Electrodes modified with iron porphyrin and carbon nanotubes (FeP–CNTs) were prepared and used for CO₂ electroreduction. The adsorption of iron porphyrin onto the multiwalled carbon nanotubes was characterized by scanning electron microscopy and ultraviolet and visible spectroscopy. The electrochemical properties of the modified electrodes for CO₂ reduction were investigated by cyclic voltammetry and CO₂ electrolysis. The FeP–CNT electrodes exhibited less negative cathode potential and higher reaction rate than the electrodes modified only with iron porphyrin or carbon nanotubes. A mechanism of the synergistic catalysis was proposed and studied by electrochemical impedance spectroscopy and electron paramagnetic resonance. The direct electron transfer between iron porphyrin and carbon nanotubes was examined. The current study shed light on the mechanism of synergistic catalysis between CNTs and metalloporphyrin, and the iron porphyrin–CNT-modified electrodes showed great potential in the efficient CO₂ electroreduction.     

PANI-SnP复合膜电极在镍镉废水中电控离子交换性能

采用滴涂法在铂基底制备了电活性聚苯胺-磷酸锡(PANI-SnP)复合膜电极,考察了该电极在Ni²⁺、Cd²⁺溶液的电控离子交换性能. 用傅立叶变换红外光谱和扫描电镜分析观察复合膜的组成及表面形貌;在0.1 mol·L^-1 Ni(NO₃)₂、Cd(NO₃)₂溶液,通过循环伏安法比较了PANI膜、SnP膜及PANI-SnP复合膜电极的电化学性能,并结合电化学石英晶体微天平技术重点考察了PANI-SnP复合膜的离子交换机制;同时,通过循环伏安法调控复合膜电极的氧化还原电位,结合X射线能谱和X射线光电子能谱分别测定了其氧化和还原状态的元素组成. 结果表明,PANI-SnP复合膜电极在Ni²⁺、Cd²⁺溶液均有良好的氧化还原电活性和可逆离子交换性能,其Cd²⁺离子选择性优于Ni²⁺离子,通过电控离子交换可使Cd²⁺离子从镍镉废水高效分离.     

FEC 基电解液对高压正极材料 Li2CoPO4F 电化学性能的影响

本文研究了以氟代碳酸乙烯酯FEC（fluoroethylene carbonate）为共溶剂的电解液对高压正极材料 Li₂CoPO₄F 电化学性能的影响,与碳酸酯基电解液1 mol·L^-1 LiPF₆ EC/DMC=1:1（m:m）相比,1 mol·L^-1 LiPF₆ FEC/DMC=1:1（m:m）可显著提高Li₂CoPO₄F的循环稳定性. 通过线性扫描伏安法（LSV）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）结合电化学阻抗（EIS）对 FEC 改善 Li₂CoPO₄F 材料循环稳定性的机理进行了探索,结果表明与传统碳酸酯基电解液相比,FEC 基电解液在高压下有着优异的抗氧化性,能够有效抑制电解液的氧化分解. 同时,FEC 基电解液中形成的表面膜具有更高的稳定性,能够抑制电极/电解液界面副反应的发生,提高循环过程中电极材料结构稳定性,从而有益于提高 Li₂CoPO₄F 材料的电化学性能.     

应用镍超微电极的电化学表面增强拉曼光谱技术研究

镍（Ni）电极在电化学中应用广泛。原位表征Ni电极表面的吸附物种有益于帮助理解电极反应历程、指导发展高效电催化剂。应用超微电极作为工作电极的电化学表面增强拉曼光谱技术结合了超微电极表面的传质特性和分子水平的高灵敏度表征,是研究Ni电化学的有力手段。本文所述的研究工作通过在金（Au）超微电极表面电吸附具有SERS活性的Au纳米粒子并恒电流沉积金属Ni薄层,制备并表征了具有SERS活性的Ni超微电极。在氢氧化钠溶液中的循环伏安实验和以4-甲基苯硫酚分子作为探针分子的SERS实验结果表明,沉积速率和沉积电量是影响超微电极表面Ni的覆盖度和SERS活性的关键因素。在吸附了直径为55 nm Au纳米粒子的、直径为10 μm Au的超微电极表面,以100 μA·cm^-2电流密度电沉积厚度约为5个原子层Ni的条件下,可获得Ni覆盖完好的、具有最强SERS活性的Ni超微电极。     

双功能型嵌入镍纳米颗粒的碳棱柱状微米棒电极用于电化学甲醇氧化助力的节能产氢

With the rapid development of human society, clean energy forms are imperative to sustain the normal operations of various mechanical and electrical facilities under a cozy environment. Hydrogen is considered among the most promising clean energy sources for the future. Recently, electrochemical water splitting has been considered as one of the most efficient approaches to harvest hydrogen energy, which generates only non-pollutant water on combustion. However, the sluggish anodic oxygen evolution reaction significantly restricts the efficiency of water splitting and requires a relatively high cell voltage to drive the electrolysis. Therefore, seeking a thermodynamically favorable anodic reaction to replace the sluggish oxygen evolution reaction by utilizing highly active bifunctional electrocatalysts for the anodic reaction and hydrogen evolution are crucial for achieving energy-efficient hydrogen production for industrial applications. Nevertheless, it is known that the oxygen evolution reaction can be replaced with other useful and thermodynamically favorable reactions to reduce the electrolysis voltage for realizing energy-efficient hydrogen production. Therefore, in this study, we present a bifunctional nickel nanoparticle-embedded carbon (Ni@C) prism-like microrod electrocatalyst synthesized via a two-step method involving the synthesis of a precursor metal-organic framework-74 and subsequent carbonization treatment for methanol oxidation and hydrogen evolution. The interfacial structure consisting of a nickel and carbon skeleton was realized via in situ carbonization. However, the dispersed nickel nanoparticles do not easily aggregate owing to the partition by the surrounding carbon as it would sufficiently expose the active Ni sites to the electrolytes, ensuring fast charge transfer between the catalyst and electrolytes by accelerating the electrochemical kinetics. In the anodic methanol oxidation, the products were detected as carbon dioxide and formate with faradaic efficiencies of 36.2% and 62.5%, respectively, at an applied potential of 1.55 V. Meanwhile, the Ni@C microrod catalyst demonstrated high activity and durability (2.7% current decay after 12 h of continuous operation) toward methanol oxidation, which demonstrates that methanol oxidation precedes oxidation under voltage forces. Notably, the bifunctional catalyst not only exhibits excellent performance toward methanol oxidation but also yields a low overpotential of 155 mV to drive 10 mA∙cm⁻² toward hydrogen evolution in 1.0 mol∙L⁻¹ KOH aqueous solution with 0.5 mol∙L⁻¹ methanol at room temperature, which guarantees the hydrogen production efficiency. More importantly, the constructed two-electrode electrolyzer produced a current density of 10 mA∙cm⁻² at a low cell voltage of 1.6 V, which decreased by 240 mV after replacing the oxygen evolution reaction with methanol oxidation.     

空气中SO2 对直接甲醇燃料电池性能影响

直接甲醇燃料电池（DMFC）通常采用空气中氧气作为氧化剂,但空气中硫化物、氮化物等污染物会对电池性能造成影响. 本文采用恒流放电曲线、极化曲线、循环伏安扫描（CV）和电化学阻抗谱（EIS）等方法,研究SO₂对DMFC电池性能影响,分析其毒化作用机制. 研究表明,SO₂毒化导致催化剂电化学活性面积（ECSA）减小,氧还原反应（ORR）电荷转移电阻增大,从而造成DMFC电池开路电压和工作电压加速衰减,峰值功率密度减小. 进一步探究了三种恢复策略,空气吹扫与I-V变载操作都只能实现电池性能的部分恢复,CV扫描可完全恢复电池性能.     

大黄素的电化学氧化还原机理研究

本文利用循环伏安法(CV)、红外光谱循环伏吸法(CVA)和导数循环伏吸法(DCVA)研究大黄素(Q)在乙腈溶剂中的电子转移机理.Q的还原过程中阴离子自由基Q^?-会结合中性分子Q生成二聚物Q₂^?-.Q₂^?-在更负的电位下进一步还原为Q₂^2-.当扫描范围为-0.2 ~ -2.0 V时,经过一个循环伏安过程,在扫描结束物质并没有回到反应物Q,而是Q₂^2-. Q₂^2-会继续发生电化学反应,经历两步一电子过程,分别生成Q₂^3-. 和Q₂^4-.,对应CV图中峰C₃和C₄.当扫描范围扩大至1.0~-2.0 V时,在更正的电位下,观察到两个新的氧化峰A₁和A₂,该范围内的三圈扫描结果表明,在扫描结束物质重新氧化回到Q.当扫描范围缩小至0.3 ~ -1.4 V,A2峰随着扫描圈数的增加而增大,与A2峰对应的氧化产物Q₂^?-在溶液中不断积累.A1峰对应于Q₂^?-氧化回到Q.     

Highly Active Nickel Nanoparticles Supported on TiO2 Nanotube Electrodes for Methanol Electrooxidation

Nickel nanoparticles/TiO₂ nanotubes/Ti electrodes were prepared by galvanic deposition of nickel nanoparticles on the TiO₂ nanotubes layer on titanium substrates. Titanium oxide nanotubes were fabricated by anodizing titanium foil in a DMSO fluoride‐containing electrolyte. The morphology and surface characteristics of titanium dioxide nanotubes and Ni/TiO₂/Ti electrodes were investigated using scanning electron microscopy and energy‐dispersive X‐ray spectroscopy, respectively. The results indicated that nickel nanoparticles were homogeneously deposited on the surface of TiO₂ nanotubes. The electrocatalytic behaviour of nickel nanoparticles/TiO₂/Ti electrodes for the methanol electrooxidation was studied by electrochemical impedance spectroscopy, cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry and chronoamperometry methods. The results showed that Ni/TiO₂/Ti electrodes exhibit a considerably higher electrocatalytic activity toward the oxidation of methanol.     

Redox机理动力学内扩散影响的特征

在Pb_0.88Bi_0.06La_0.02Mo/SiO₂催化剂上,反应在动力学区域进行时,甲醇氧化制甲醛服从Redox机理动力学方程:r=(k₁k₂P甲醇Po₂)/(0.5k₁P甲醇+k₂Po₂)当催化剂颗粒增大至3mm时,内扩散影响严重,催化剂有效因子在0.38-0.73之间,其内扩散区域的速度方程为r内=(Do₂/RTKL)2φ_M[K(Po₂-Po_2.o)-ln(1+Kpo₂/1+Kpo_2.o)]^1/2测定了反应受O₂内扩散控制时的反应活化能E内为74.5kJ/mol。