玻碳电极表面因瓦合金的电化学成核机理

在弱酸性因瓦合金(含镍质量分数为32~36 % 的镍铁合金)镀液中, 以线性扫描伏安法、循环伏安法和恒电位阶跃法对因瓦合金在玻碳电极表面的电沉积过程及其成核机理进行研究. 结果表明, 在该体系下, 因瓦合金在玻碳电极表面的电结晶属于扩散控制下的不可逆电极过程. 运用Scharifker-Hills理论模型(SH)拟合实验数据表明, 因瓦合金在玻碳电极表面的共沉积更加符合三维瞬时成核的成核规律. 运用Heerman-Tarallo理论模型(HT)分析得到因瓦合金在玻碳电极表面的成核生长的动力学参数, 当阶跃电位从-1.11 V变化至-1.17 V (vs SCE), 成核密度数(N₀)由0.72×10⁵ cm^-2提高至1.91×10⁵ cm^-2, 成核速率常数(A)从 40.35 s^-1增至 194.38 s^-1, 扩散系数(D)为(7.67±0.15)×10^-5 cm²•s^-1, 变化不大.     

1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐和水组成的混合电解液中三价铬电沉积铬的研究

本文在[BMIM]OAc-H₂O电解液中研究了Cr³⁺的电沉积反应. 经循环伏安研究表明,Cr³⁺的还原属于受扩散控制的分步还原过程, 即Cr³⁺ + e →Cr²⁺和Cr²⁺ + 2e → Cr⁰. 在40℃下通过Rendle-Sevcik方程计算得到Cr³⁺的扩散系数为1.2×10^-8 cm²/s. 采用计时电流法探讨了Cr的三维瞬时成核机理. 对沉积的铬镀层进行了XRD、SEM表征, 结果表明经600℃氩气保护下煅烧后的镀层由Cr和Cr₂O₃纳米球状颗粒聚集而成, 其平均粒径为0.48μm. 对40℃,-3.0V条件下所得镀层进行EDX检测,发现Cr与O的能级峰十分明显,其中Cr的质量分数为83.8%. 通过在[BMIM]OAc、[BMIM]BF₄和[BMIM]PF₆三种离子液体体系中电镀得到的Cr镀层质量的比较, 表明OAc-的确有利于Cr的电沉积.     

ITO上电沉积Pd的成核机理及电催化性质

采用循环伏安技术和计时电流技术, 研究了ITO上电沉积Pd的过程, 发现Pd在ITO表面的电沉积是过电位成核且为不可逆的扩散控制过程; 根据Cottrell方程计算得到[PdCl₄]^2-的扩散系数为2.19×10^-5 cm²/s; 根据Scharifker的理论模型, 归一化处理电流-时间曲线, 与理论成核曲线对照, 判断Pd 的成核机理. 通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)对Pd 的形貌进行分析, 讨论了沉积电位和沉积时间对Pd纳米粒子形貌的影响. 用X射线粉末衍射(XRD)对Pd纳米粒子进行结构分析, 并在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中研究了其电化学性质及在碱性条件下乙醇分子的电催化性质.     

玻碳电极肉桂酸添加剂对锌电沉积的影响

用循环伏安法、计时电位法研究了玻碳电极肉桂酸添加剂对锌电沉积机理及成核过程的影响. 研究表明,含肉桂酸基础镀液中还原仍为Zn²⁺ + 2e → Zn,但肉桂酸能促进锌成核,改变锌沉积的动力学过程. 在基础镀液锌成核机理为3D-瞬时成核过程,加肉桂酸后锌的成核机理趋于3D-连续成核过程,其活性位点数增加,成核速率减小.     

石墨烯/铁氰化钴复合膜修饰玻碳电极同时测定对苯二酚、邻苯二酚和间苯二酚

采用滴涂法和电沉积法制备了石墨烯/铁氰化钴复合膜修饰玻碳电极. 用扫描电镜对该纳米复合膜进行了表征.用循环伏安法研究了对苯二酚(HQ)、邻苯二酚(CT)和间苯二酚(RS)在修饰电极上的电化学行为. 实验结果表明, 相对于裸玻碳电极和石墨烯修饰电极, HQ, CT 和RS 在石墨烯/铁氰化钴修饰电极上的氧化峰电流显著提高. 利用差分脉冲伏安法测定, HQ, CT 和RS 分别在1.0×10^－6～1.5×10^－4 mol/L, 1.0×10^－6～2.0×10^－4 mol/L 和3.5×10^－6～2.5×10^－4 mol/L浓度范围内与氧化峰电流呈良好的线性关系, 相关系数分别为0.991, 0.993 和0.992. 信噪比为3 时, HQ, CT 和RS 检出限分别为2.0×10^－7, 2.1×10^－7 和3.5×10^－7 mol/L. 将该方法用于水样分析, 回收率为95.6%～106.1%.     

n型半导体硅电极表面Au的电化学成核机理

在成功实现半导体硅表面电沉积致密金膜的柠檬酸盐镀金实际应用体系中,运用循环伏安和电位阶跃法研究了Au在n型Si(111)电极表面的电沉积过程和成核机理.结果表明,在该体系中, Au在Si表面呈现不可逆电极过程,成核过电位达到250 mV;根据Cottrell方程求得扩散系数D = (1.81 ± 0.14) × 10^-4 cm₂·s^-1;运用Scharifker-Hills (SH)理论模型对比分析拟合实验结果,表明Au在n型Si表面遵循扩散控制下的三维连续成核机理;通过扫描电子显微镜观察Au初期成核、生长形貌,进一步证实了Au的三维连续成核机制,并讨论了阶跃电位和阶跃时间对Au核形貌和密度的影响.     

1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐与乙酸钠混合电解液中三价铬电镀的研究

本文研究了Cr³⁺在1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐（[BMIM]HSO₄）电解液中的电沉积反应以及添加剂NaOAc对电镀铬的影响. 含Cr³⁺电解液的循环伏安结果表明,Cr(III)还原为Cr(II)的峰电位是-1.5 V (vs. Pt), 峰电位和峰电流均满足Rendle-Sevcik扩散方程,由该方程计算得到Cr³⁺的扩散系数为1.6 × 10^-8 cm²·s^-1. 铬镀层的X射线衍射和扫描电子显微镜表征结果表明镀层由纳米球状的单质铬颗粒聚集而成,其平均粒径为0.87μm. 在电解液中添加NaOAc后,Cr³⁺的还原峰电位正移了约0.25 V. 同时EDS结果表明,在NaOAc的作用下镀层中Cr/O摩尔比由4.48增加至6.28,这说明OAc^-有利于单质铬的电沉积. 当电解液中NaOAc-[BMIM]HSO₄-CrCl₃-H₂O的摩尔比为0.075:1:0.5:6时,所得的镀层最厚(63 μm)与电流效率最高(33.5%).     

血红蛋白在裸银电极上的直接电化学及其分析应用

报道了血红蛋白(Hb)在裸银电极上的电化学氧化还原行为。在+0.4～-0.2V(vs.SCE)电位范围内于pH=4.5的0.1mol/LNaAc-HAc底液中,血红蛋白产生一对灵敏的氧化还原峰。峰电位之差△E为0.25V(扫描速度20mV/s).动力学研究表明:电极反应的电子转移数n为0.94,表现电子传递速率常数Ks为0.032.连续电位扫描30min,峰电流变化分别为0.2μA(还原峰)和0.15μA(氧化峰).两峰与血红蛋白浓度在2×10^-7～2×10^-6mol/L和2×10^-6～1.5×10^-5mol/L范围内均呈良好线性关系,已应用于血红蛋白的分析测定。     

电沉积二氧化锰成核机理及其充放电性能

采用计时电流法沉积纳米MnO₂电极材料,利用Scharifker-Hills成核理论模型分析时间-电流(i-t)曲线判断了MnO₂成核机理。 对3种不同的成核方式制得的MnO₂材料进行电化学超级电容性能测试、用SEM观察了其微观形貌。 比较了不同沉积方法对沉积材料结构、电容性能的影响。 计时电流测试发现,在0.1 mol/L Mn²⁺溶液中,电势阶跃至0.365 V,初始成核符合瞬时成核机理,在0.01 mol/L Mn²⁺溶液中,电势阶跃至0.418 V,初始成核存在瞬时成核和连续成核两种不同机理,在0.5 mmol/L Mn²⁺溶液中,电势阶跃至0.515 V,初始成核则符合连续成核机理。 超级电容性能测试发现,瞬时成核下制得的MnO₂电极材料相对于另外两种成核方式得到的电极材料具有更好的电容性能,这是因为瞬时成核更易于形成多孔、纳米片(棒)状等高比表面积的沉积物,表明制备方法影响MnO₂电极材料电容性能。     

石墨烯修饰玻碳电极在对苯二酚存在下选择性测定米吐尔

制备了石墨烯修饰玻碳电极(GN/GCE)。 在0.5 mol/L HAc-NaAc(pH=4.8)缓冲溶液中,用循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)研究了米吐尔在修饰电极上的电化学行为,建立了测定米吐尔的新方法。 研究表明,米吐尔在GN/GCE上的氧化、还原峰电势差比其在裸玻碳电极(GCE)上的小,峰电流显著增加,说明GN/GCE对米吐尔有电催化作用;共存物对苯二酚干扰米吐尔的测定,通过方波伏安法可以消除其干扰。 在方波伏安曲线上,米吐尔的还原峰电流与其浓度在8.0×10^-8~5.0×10^-5 mol/L范围内呈线性关系,检出限为2.0×10^-8 mol/L。 该法可用于照相显影废液中米吐尔的测定。     

利用强度调制光电流/光电压谱研究碳点/KOH电解液界面的动力学行为

通过强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)技术研究在光电分解水制氢体系中碳点光阳极与KOH电解液界面的动力学行为。结果表明,光强在30–90 m W·cm~(-2)范围内,界面的电子传输时间(τ_d)、电子寿命(τ_n)、电子扩散系数(D_n)、电子扩散长度(L_n)均没有变化;当光强增加到110和130 m W·cm~(-2)时,τ_d和τ_n延长,而D_n减小。实验表明,不同于Ti O_2/电解液等界面,碳点光电极/电解液界面中碳点电极存在的缺陷少,因此电子主要以无陷阱限制扩散方式传输为主。且在30–130 m W·cm~(-2)的光强范围内,与τ_d和τ_n相关的载流子收集效率(η_(cc))相近。     

Early Stages of CeO2 Thin-film Nucleation and Growth with Photo Irradiation

In this paper, the early stages of nucleation and photoirradiation growth of CeO₂ thin films have been studied. Cyclic voltammetry, chronoamperometry and scanning electron microscopy were used to analyze the nucleation process of CeO₂ thin films deposited on the anode with photo irradiation. Experimental results show that the anodic deposition process with photo illumination is controlled by diffusion. Compared with the dark state, photo illumination mainly contributed to increase the current density of the three-dimensional nucleation process, because photo illumination is helpful to create active sites and accelerate the nucleation progress on the surface that a thin ceria film has been formed. Two-dimensional nucleation process mainly exists within the initial 2 s, and then only three-dimensional instantaneous nucleation process continues, which may be the main reason why the thickness of the CeO₂ film can continue to grow with photo illumination but not in the dark state. Increasing the deposition overpotential can promote two-dimensional nucleation and growth rate, whilst when the potential exceeds 0.65 V, three-dimensional current density decreases. The li-miting factor at that time may be the diffusion rate of cerium ions in the solution towards the electrode substrate.     

亲锂的三维二硫化锡@碳纤维布用于稳定的锂金属负极

金属锂由于其高的比容量,低的电极电势和轻质等特点被认为是下一代高能量密度锂金属二次电池负极材料的最佳选择。然而,充放电循环中不均匀的锂沉积会导致严重的体积变化和大量的锂枝晶形成,从而影响了电池的库伦效率甚至会带来严重的安全隐患。为此,本文设计了一种亲锂的三维二硫化锡@碳纤维布复合基底材料,并作为集流体将其应用于金属锂电池上。一者,高比表面积的三维碳纤维骨架可以适应充放电过程中的体积变化并且有效地降低局部电流密度,从而确保锂的均匀沉积。二者,表面修饰的SnS2层在锂沉积过程中可以形成Li-Sn合金界面层,诱导锂的沉积并降低过电势。最终,实验结果表明:使用所制备的复合集流体与金属锂搭配组成的半电池可以在5 mA·cm^-2的高电流密度下以>98%的库伦效率稳定循环100周以上。此外,在承载10 mAh·cm^-2的金属锂后,复合的锂负极无论是在对称电池还是与磷酸铁锂组装成的实际电池中,均可以在高的电流密度下实现稳定的循环。我们相信这一复合的集流体构建策略对于设计安全稳定的锂金属电池或器件具有重要意义。     

Determination des constantes de dissociation ionique du chlorure de nitrosyle et de N2O4 dans le sulfolane

Determination of the ionic dissociation constants of nitrosyl chloride and dinitrogen tetroxide in sulpholane.

A silver chloride—silver electrode is used to study electrochemical systems involving nitrosyl chloride and dinitrogen tetroxide in sulpholane: Ag↓ + NOCl AgCl↓ + NO⁺ + e^- and Ag↓ + NOCl + NO^-₃ AgCl↓ + N₂O₄ + e^- The dissociation constants of these two NO⁺ donors determined in this way are: K_(NOCl) = 10^-11.8 mol l^-1 and K_(N2O4) = 10^-7.2 mol l^-1. A titration of N₂O⁴ solutions alone or in the presence of nitric acid is described. This titration is possible in mixtures which contain up to 90% (w/w) nitric acid.     

三维介孔钴酸锌立方体的制备及其优异的储锂性能

采用简易、温和、实际耐用的水热方法制备了新型三维介孔立方体结构的钴酸锌纳米材料。每个钴酸锌立方体的边长大约在3-4μm之间,并由大量的纳米粒子和密集的孔隙所构成。通过氮吸附/脱附手段测试发现所制备的钴酸锌纳米材料具有较大的比表面积(41.4 m2?g~(-1))和介孔(6.32 nm)特性。使用钴酸锌纳米材料作为锂离子电池负极,金属锂作为正极组装锂电池并测试了材料的储锂性能。研究发现该电极材料在较高的电流密度下循环100周后,仍能呈现较高的可逆容量和超强的循环稳定性。这种优异的储锂性能主要归因于钴酸锌纳米材料的新型结构,这种介孔立方体结构能够加速锂离子的扩散,增加电极与电解液的接触面积并缓解锂离子嵌入/嵌出期间产生的体积膨胀。     

In-situ FT-IR spectra of surface Adspecies of Nitrogen or Hydrogen on Ru/MWNTs

The IR studies on Ru surfaces have revealed important information such as disposition of nitogen^[1-3] and adsorption site of H^[3-4]. Most of Ru-based catalysts, however, were supported on oxides. In our experiments, Ru was supported on carbon nanotubes and this catalyst has high activity for ammonia synthesis. The experiment was carried out on Nicolet 740 FTIR. The catalyst surface was detected during the processed of temperature-programmed adsorption of N₂ and H₂) respectively, from 298 K to 773 K. The FTIR spectra of adsorbed H₂ and N₂ are shown on Fig.l. At 298 K two peaks assigned to adsorbed hydrogen atoms were observed at 2124 and 1564 cm^-1. At 673 K, these two peaks shift to 2089 and 1475 cm^-1, respectively, and another peak appeared at 1775 cm^-1. The peaks at 2124 and 2089 cm^-1 can be assigned to the model of H right on top of Ru, and 1564 and 1475 cm^-1 may be due to the bridging H. The peak at 1775 cm^-1, which can only be observed at high temperature, may be twin-type H. Nitrogen molecularly adsorbed was observed at 1893 cm^-1 (298 K) and 1856 cm^-1 (673 K) and they can be assigned to liner N₂ on top site.     

自支撑NiFe LDHs@Co-OH-CO3纳米棒阵列电极用于碱性阴离子交换膜电解水

开发高效耐用的电极对碱性阴离子交换膜电解水（AEMWEs）制氢至关重要。在这项研究中,我们展示了一种高效且稳定的自支撑NiFe LDHs@Co-OH-CO₃/NF纳米棒阵列电极分别用于析氧反应（OER）和AEMWE的阳极。在这项工作中,我们将2D的镍铁层状双金属氢氧化物纳米片（NiFe LDHs）原位生长在1D的碱式碳酸钴纳米线上（Co-OH-CO₃/NF）,最终得到独特的纳米棒阵列复合结构电极。在三电极体系中,自支撑NiFe LDHs@Co-OH-CO₃/NF对OER具有良好的催化活性, 在1 mol·L^-1 KOH中, 当电流密度为20 mA·cm^-2时,过电位为215 mV。当自支撑NiFe LDHs@Co-OH-CO₃/NF作为AEMWE的阳极（70 ^oC,1 mol·L^-1 KOH）,在电流密度为0.5 A·cm^-2时, 电解电压为1.72 V,并且具有较好的稳定性。进一步的实验表征结果显示了自支撑NiFe LDHs@Co-OH-CO₃/NF的优异性能是其具有特殊的形貌结构。这是由于纳米棒阵列电极的三维分层结构可以有效防止纳米片团聚, 从而有利于电子转移,为水分解提供大量的边缘活性位点。