离子液体中Au(111)和Pt(111)表面Ge欠电位沉积的现场STM研究

本文研究BMIPF₆离子液体中Au(111)和Pt(111)表面Ge的电沉积行为. 循环伏安法测试结果表明,在含0.1 mol·L^-1 GeCl₄的BMIPF₆溶液Au(111)和Pt(111)表面均有两个与Ge沉积过程相关的还原峰. 第一个还原峰包含了Ge⁴⁺还原成Ge²⁺及Ge的欠电位沉积,第二个还原峰对应Ge的本体沉积. 现场扫描隧道显微镜研究结果表明,Ge在Au(111)和Pt(111)表面均有两层欠电位沉积. 第一层欠电位沉积厚度约为0.25 nm、形貌平整、带有缝隙的亚单层结构. 第二层欠电位沉积形貌相对粗糙的点状团簇结构. 该欠电位沉积过程伴随表面合金化.     

(110)晶面全择优取向Cu镀层的制备及其条件优化

研究了添加剂聚乙二醇(PEG)、氯离子(Cl－)和电流密度对Cu的电沉积过程的影响, 着重探讨了制备(110)晶面全择优取向Cu镀层的电沉积条件及其形成机理. 循环伏安(CV)结果表明, PEG阻化Cu的电沉积, Cl－加快Cu的电沉积速率. XRD实验结果表明, PEG和Cl－在一定浓度范围有利于(110)晶面择优取向; 这两种不同特性的添加剂的协同作用可以制得(110)晶面全择优取向的较薄的Cu镀层; 所制备的全择优Cu镀层较稳定. 全择优取向Cu镀层形成的机理在于PEG和Cl－吸附过程联合起作用, 在不同晶粒的不同晶面进行选择吸附, 改变了晶面的生长速率及晶粒的快生长方向.     

阴离子特性吸附和Pt(111)电极表面结构对乙二醇解离吸附动力学的影响

运用电化学循环伏安和程序电位阶跃方法研究了阴离子特性吸附和Pt(111)电极表面结构对乙二醇解离吸附反应动力学的影响. 结果表明, 阴离子特性吸附显著影响乙二醇的解离吸附, 在高氯酸介质中(无特性吸附)测得乙二醇解离吸附反应的初始速率vi以及解离吸附物种(DA)的饱和覆盖度均明显大于硫酸溶液(发生SO2-4/HSO-4特性吸附)中的相应值; 其平均速率v随电极电位的变化呈类似火山型分布, 最大值位于0.22 V(vs SCE)附近. 还发现通过不同处理获得的Pt(111)电极的不同表面结构对这一表面过程也具有显著的影响.     

甲酸在纳米金承载铂(Pt^Au)电催化剂上的电化学氧化

采用循环伏安扫描测试对不同浓度的甲酸在纳米Au颗粒((10.0±1.2)nm)承载Pt电催化剂(记为Ptm^Au,其中m为Pt/Au原子比)上的电化学氧化过程进行了研究.结果表明,Pt在纳米Au颗粒表面的形态对甲酸的电化学氧化行为影响显著.当Pt对Au颗粒形成壳层覆盖(m>0.2)时,甲酸电氧化反应主要发生在高电势(相对SCE电极为0.6~1.0 V)范围,与常规Pt/C电催化剂上甲酸的电氧化行为类似;当Au表面Pt的形态由单原子壳层(m=0.2)递变为不大于1.0 nm的Pt原子簇或原子筏(m<0.2)时,在低电势(-0.2~0.6 V)范围也能明显检测到甲酸的电氧化反应,而且随着m的减小,Pt的质量比活性显著提高.Pt呈现100%暴露(电化学活性面积EAS=236 m2/g-Pt)的Pt0.05^Au/C电催化剂在甲酸电氧化峰(0.38 V)处的质量比活性是通常Pt/C电催化剂(Pt分散度为30%或EAS为74 m2/g-Pt)的40倍,表明随着Au颗粒上Pt尺寸的减小或分散度的提高,Ptm^Au/C电催化剂对甲酸电氧化反应的催化活性也显著提高.在甲酸浓度由0.2 mol/L渐提高至3.2 mol/L时,Ptm^Au/C和Pt/C催化剂上甲酸电氧化反应的比电流均呈先增大后减小的火山形变化,表明适宜的甲酸工作浓度也是在Pt基催化剂上实现高功率直接甲酸燃料电池的关键因素之一.     

一种新型双核Cu配合物的电化学性质及其应用研究

本文研究了一种新型平面双核Cu配合物 (deCu)的电化学性质及其修饰电极在水溶液中对半胱氨酸和L_色氨酸的电催化作用 .悬汞电极循环伏安曲线示出 ,在 - 0 .5V和 - 0 .2 5V处显示的还原峰分别对应于配体和配合物中心金属离子的还原反应 .光谱电化学实验进一步表明 :电位价跃至 - 0 .75V时 ,在 4 40nm处出现Cu(Ⅱ )向低价铜的电子跃迁吸收峰 ,而紫外光谱在 2 70和 2 80nm两处出现的吸收峰红移 ,这可能是因为配合物分子氧桥联发生配位形成大偶合体系所致 .利用循环伏安法制备deCu/GC和deCu/石墨碳修饰电极 ,实验表明 ,该修饰电极修饰膜的氧 /还反应为 2电子 2质子过程 ,并对半胱氨酸和L_色氨酸等具有较好的电催化氧化效果     

Pt/MO2/CNTs（M=Sn,Ti,Ce）催化剂上乙醇电氧化研究

应用循环伏安法研究了几种催化剂Pt/MO2/CNTs(M=Sn,Ti,Ce)和Pt/CNTs对乙醇在H2SO4溶液中的电催化氧化过程.结果表明,金属氧化物的加入有利于乙醇的电氧化.其中,Pt/CeO2/CNTs对乙醇电氧化中间态产物具有显著的氧化性能.综合初始氧化电位、峰电流和总氧化峰面积等参数,可以得出Pt/SnO2/CNTs催化剂性能最佳.     

Ru膜上Pt层的自发沉积及其在电化学表面增强红外光谱中的应用

采用自发沉积法在Ru膜上生成超薄Pt层(简称Ru/Pt膜), 即在开路状态下将电化学还原后的Ru膜浸于除去氧的H2PtCl6溶液中进行自发沉积. 电化学伏安法测量表明, 随着电还原-自发沉积循环次数的增加, 该Ru/Pt膜电极所含Pt组分增加, 且CO吸附层的电氧化峰电位较Pt膜电极上的明显负移. 应用现场衰减全反射表面增强红外光谱法(ATR-SEIRAS)可轻易检测到在该膜电极Pt和Ru位上吸附CO的振动谱峰. 所制Ru/Pt膜电极不仅对CO的电催化氧化具有协同效应, 还可应用于现场ATR-SEIRAS的研究中.     

Sb在Cu单晶电极上欠电位沉积的电化学和现场STM研究

应用循环伏安法和现场扫描隧道显微镜研究了在HClO4和H2SO4两种溶液中Sb于Cu(111)和Cu(100)电极上的欠电位沉积.结果表明,不同的表面原子排列和强吸附阴离子的存在将明显影响Sb的欠电位沉积行为.在结构较为开放的Cu(100)表面,Sb形成的欠电位沉积层结构也较为开放,并且伴随着表面合金的形成;而在密堆积的Cu(111)表面上,Sb形成了致密的单层结构.又当Cu(111)表面存在强吸附的SO42-时,Sb原子首先在SO42-吸附层与Cu表面交接的新台阶处成核,随后通过取代SO42-向上一层晶面发展,表现出独特的成核—生长行为;而在弱吸附的HClO4溶液中,Sb的欠电位沉积系以在晶面上随机形成一些单原子层高度的Sb岛为特征.在Cu(100)表面,通过SO42-的诱导共吸附,欠电位沉积的Sb原子形成了开放性更大的(4×4)结构,不同于在HClO4溶液中所形成的(22×22)R45°结构.     

鲁米诺在铂电极上阳极电致化学发光的机理研究

研究了碱性鲁米诺溶液在多晶铂电极上的阳极电致化学发光(ECL)行为,观察到电极的预极化处理和溶解氧跟发光峰强度和峰形有直接关系。结合XPS谱图和Pt,Pt|S~a~d~s修饰电极的循环伏安特性,给出了鲁米诺阳极ECL两个发光通道的可能反应机理:(1)鲁米诺阴离子在表面有新鲜Pt原子的电极上氧化生成鲁米诺自由基,然后迅速与溶液中的氧反应形成0.22V(vs.Ag)处的发光肩峰;(2)电极表面的铂氧化物能加速原子态氧的发生过程,并增大0.60V(vs.Ag)附近ECL主峰的发光强度。     

Pd/Pt二元合金电极的制备及氧还原性能

本文利用欠电位沉积亚单层的Cu及Pt置换取代Cu的方法, 制备了具有不同表面元素组成的Pd/Pt二元合金电极(用Pd/Ptx表示, x指欠电位沉积Cu-Pt置换取代Cu过程的次数),并对其表面元素组成、氧还原性能进行了表征. 在控制欠电位沉积Cu的下限电位恒定(0.34 V)的前提下, 表面Pt/Pd的元素组成比通过重复欠电位沉积Cu及Pt置换取代Cu的次数(1~5次)来可控地调变. 光电子能谱(XPS) 以及红外光谱实验表明,Pd/Ptx电极表层区的Pt：Pd元素组成比随着Pt沉积次数增加而增加, 对Pd/Pt4电极, 在电极表层区约2~3 nm内的Pt/Pd的原子比大约是1:4,而最表层裸露Pd原子的比例仍在20%以上。循环伏安结果显示, 随着Pt沉积次数的增加(1-5次), Pd/Ptx电极表面越不易被氧化。氧还原测试结果显示随着Pt沉积次数的增加(1~4次), Pd/Ptx二元金属电极的氧还原活性依次增加, 经过第3次沉积后其氧还原活性已优于纯Pt,而经4次以上沉积,其氧还原活性基本不变。在其它反应条件相同条件的前提下, Pd/Pt4电极上氧还原的半波电位与纯Pt相比右移约25 mV。结合本文与文献的实验结果,我们初步认为Pd/Ptx二元金属体系氧还原性能改善主要源自表层Pd原子导致其邻近的Pt原子上含氧物种吸附能的降低.     

Au/Si 载体负载单层Pt 催化剂的制备及其电催化性能的研究

以Si 纳米粉为载体, 通过化学镀的方法在其表面部分沉积纳米Au 颗粒后, 再通过欠电位的方法在Au 颗粒表面沉积了单层及亚单层的Pt. 通过透射电子显微镜(TEM), 循环伏安(CV)等方法对所制备的Pt/Au/Si 催化剂进行了形貌及电化学性能的表征. 结果表明, 该单层Pt 覆盖的Au/Si 催化剂对于甲醇的质量电催化活性是商业E-TEK(Pt/C)的8 倍,相比于不同层数的Pt, 单层覆盖时Pt 的利用率最高, 该单层Pt 负载Au/Si 催化剂对于抑制CO 的中毒的性能也比商业E-TEK(Pt/C)有明显的提高.     

铅在铜上电沉积的原位椭圆偏振法

采用循环伏安法(CV)和原位椭圆偏振法(SE)研究铅在铜电极上的电沉积行为。 原位椭圆偏振参数Ψ和Δ值的变化率在CV图峰电位处同时出现极值。 通过建立单层膜模型描述“电极-溶液”界面的结构并对椭圆偏振光谱数据进行拟合得到铅沉积层厚度随电位的变化规律。 拟合结果显示,铅在铜电极上的电沉积有3个不同的沉积速率,-0.20～-0.35 V之间沉积速率为0.003 nm/mV,-0.35～-0.48 V之间沉积速率为0.025 nm/mV,-0.48～-0.60 V之间沉积速率为0.116 nm/mV,由此表明铅的电沉积分为3个不同阶段：欠电位沉积阶段、欠电位沉积向本体沉积的过渡阶段和本体沉积阶段。     

氧原子在Pt(s)-[n(111)×(100)]型台阶面上的吸附和振动

应用原子和表面簇合物相互作用的5-参数Morse势(简称5-MP)方法系统地研究了氧-铂台阶面体系.理论结果表明:在Pt(s)-[n(111)×(100)]型台阶面上，氧原子吸附在台阶下的四重位，对应稳定吸附态β2；平台上靠近四重位的三重吸附态被湮灭，其它三重位对应吸附态β1；而且平台的长度对四重吸附态有影响.     

Cu在ZrO_2(111)薄膜载体上的生长与界面相互作用

采用分子束外延法在Pt(111)单晶表面上制备有序的ZrO2(111)薄膜,利用低能电子衍射谱、同步辐射光电子能谱和X射线光电子能谱研究了Cu纳米颗粒在ZrO2(111)薄膜表面的生长模式和界面相互作用.结果表明,室温下Cu先以二维模式生长到0.15单层(ML),接着以三维模式生长.随着Cu覆盖度的减小,Cu2p3/2峰逐渐向高结合能位移,可归因于初态效应和终态效应共同作用的结果.Cu最初沉积到ZrO2表面时,两者间存在较强的相互作用,Cu向ZrO2衬底传递电荷,以Cu(Ⅰ)形式出现.当Cu覆盖度增加到1ML以后,Cu开始表现出金属特征.     

纳米氧化镍修饰电极电化学测定水中痕量砷(Ⅲ)

采用循环伏安法在玻碳电极(GCE)表面电沉积了氧化镍纳米粒子,制备了纳米氧化镍粒子修饰玻碳电极(NiO-GCE).采用交流阻抗法和循环伏安法对固载纳米氧化镍的玻碳电极的结构和性能进行表征.研究发现:在pH 7.5的磷酸盐缓冲溶液中,在0.9 V电位处,NiO-GCE对砷(Ⅲ)具有良好的催化性能,氧化峰电流与砷(Ⅲ)的浓度在1.5×10-6～3.8×10-4mol·L-1范围内呈线性关系,检出限(3S/N)为5.0×10-7mol·L-1.     

调制脉冲电沉积法制备质子交换膜燃料电池铂催化电极

通过调制脉冲电流在质子交换树脂(Nafion)粘接的无催化多孔碳电极(UCE)上电沉积Pt 催化剂, 对所沉积Pt 催化电极性能及负载量用循环伏安法(CV)、X 射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)及分光光度法进行了表征. 结果表明, 通过调制电沉积过程的脉冲参数, 能够实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)电极Pt催化剂的直接电化学沉积, 能够调控电沉积Pt粒径, 并能有效地缓解电沉积过程中析氢对沉积金属催化剂铂的干扰, 所沉积的Pt 催化剂利用率较传统Nafion 粘接Pt/C催化电极要高. 脉冲导通时间ton 为300 μs、断通时间toff 为1200 μs, 脉冲峰值电流密度jp 为100 mA·cm-2 时, 电沉积120 s制得的电极的Pt 晶粒约5-8 nm, Pt 表面利用率为43.14%, 沉积Pt的电流效率为45%.     

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.     

PEMFC商用催化剂电催化活性和寿命研究(英文)

采用自设计的特制H 形电解槽模拟单个氢 空气质子交换膜燃料电池运作,并以电化学方法、SEM及XRD等技术研究两种商用催化剂,即碳载铂(Pt/C)和纯铂钌(Pt Ru)的电催化活性、表面形貌及其结构和寿命.同时对比了两种催化剂分别放在H 形电解槽和常规电解槽中运行情况的测试结果.实验表明,经过H 形电解槽运行后的催化剂,其循环伏安曲线表征氢吸脱的特征峰分别发生了正偏移(Pt/C电极)和负偏移(Pt Ru电极),且对应的峰电流呈现减小的趋势(特别是Pt/C电极).一氧化碳的毒化造成纯铂钌的电催化活性显著下降,其影响是不可逆的.     

聚苯胺颗粒电极的制备与其电化学行为

采用循环伏安法,以含苯胺(An)的硫酸溶液为电解质,采用循环伏安技术在Pt微盘电极上得到随机、不连续沉积的聚苯胺(PAn)微颗粒和PAn膜.实验结果表明:H2SO4浓度、苯胺浓度、电位扫描上限和扫速对电化学合成随机、不连续沉积的PAn微颗粒具有重要影响.不连续随机沉积的PAn微颗粒电极与PAn膜电极在锂离子(Li-ion)电池电解质溶液中的行为有明显差异,不连续随机沉积的PAn微颗粒电极可以清楚地得到氧化还原电流峰,而PAn膜电极无法形成清晰的氧化还原电流峰.采用较缓慢扫描速度更有利于形成良好"结晶"的不连续PAn颗粒电极,该种电极可以同时具有高比能量和可逆性能.     

不同Pt壳厚度Au_(core)@Pt_(shell)纳米粒子SERS效应

以Au粒子(55nm)为核,抗坏血酸为还原剂,将不同量的Pt沉积在Au核上,制得可控壳层厚度(0.3～6nm)的Pt包Au纳米粒子(Aucore@Ptshell).用紫外-可见吸收光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学循环伏安法等观测Aucore@Ptshell纳米粒子的表面形貌、结构和性能.另以SCN-为探针,考察了Pt壳厚度对Aucore@Ptshell纳米粒子SERS信号的影响.结果表明,SCN-离子的SERS信号强度随Pt壳厚度的增加呈指数衰减,当Pt壳厚度为1.4nm时,Aucore@Ptshel纳米粒子表现出铂良好的电化学性能,又具有较强的SERS活性.