钒液流电池用碳纸电极改性的研究

采用红外光谱和扫描电镜等手段研究了浓硫酸处理前、后碳纸的表面结构和形貌的变化。并将这类碳纸用作全钒液流氧化还原电池电极材料,对其电化学性能进行了详细研究。结果表明通过酸处理,碳纸表面有-COOH官能团生成,其电化学活性增强。酸处理后的碳纸电极组装成的电池在电流密度20 mA·cm^-2时有良好充放电性能,平均电流和电压效率达到95%和82%。     

全钒氧化还原液流电池碳素类电极的活化

近年来,全钒氧化还原液流电池(VRFB)作为一种新型的储能电池备受关注,作为VRFB的核心材料,电极的活化一直都是研究的热点。碳素类材料,如碳毡和石墨毡,以其低成本和高性能被广泛用作钒电池电极。通过活化处理增加碳素类电极表面的含氧、含氮官能团或引入各种催化剂可以显著提高V(Ⅴ)/V(Ⅳ)和V(Ⅲ)/V(Ⅱ)电对氧化还原反应的电化学活性和可逆性,进而提高VRFB的总体性能,最终促进VRFB的商业化进程。本文综述了VRFB碳素类电极的氧化活化法、掺杂活化法和碳纳米催化剂活化法等几种常用活化方法的研究进展,并对VRFB碳素类电极的进一步研究和应用前景进行了展望。     

新型Ni(OH)2.05电极材料的电化学性能研究

采用化学氧化法制备了碱性二次电池用正极材料Ni(OH)2.05, 考察了其作为镍氢电池正极活性材料的电化学性能. 结果表明: 以氧化处理过的样品为正极材料组装成镍氢模拟电池在0.2 C倍率下放电容量为281 mAh•g－1; 1 C充放电条件下, 270次循环后容量保持98% 以上. 交流阻抗分析和循环伏安测试表明, 经过氧化修饰的镍电极具有更小的电荷传递电阻、更快的质子扩散速度; ΔEa,c小于未处理样品70 mV, 电化学可逆性优于未处理样品; 对不同放电截止电压下的充放电测试发现: 放电截止电压进一步降低后, 相对于未处理过的样品, 氧化处理后样品无明显的二次放电平台, 第一放电平台末的容量与未处理样品二次放电平台末容量相当, 从而有效地抑制了二次放电平台现象.     

全钒氧化还原液流电池用石墨毡电极的分步氧化活化

石墨毡电极是组成钒电池的关键材料,其较低的电化学活性是造成钒电池功率密度较低的关键因素之一. 本论文采用一种简便的石墨毡电极分步氧化活化法,先将石墨毡在高锰酸钾溶液中进行氧化,后置于活化溶液中激发其反应活性. 通过对处理后的石墨毡进行循环伏安、交流阻抗测试、XPS以及SEM表征,发现氧化时间和活化溶液组成是影响电极性能的因素,在本文中,先经过3天氧化时间,后在配比为3:1的活化溶液中处理的电极,较其他方法处理的电极,电荷传递电阻明显降低,其与溶液之间的接触电阻最低,为7.33 Ω·cm ²,氧化还原峰值比更接近于1,有效提高了反应的活性与可逆性,经X射线光电子能谱分析发现性能提高的原因与表面含氧官能团数目增加有关. 单电池性能测试结果进一步证实,利用该方法处理的石墨毡为电极的单电池,较未经处理的电池相比性能更优,有更高的放电容量和能量效率,在100 mA·cm ^-2电流密度下,能量效率较未处理电极高出7.47%. 与热处理法、酸处理法及电化学氧化法相比较,该方法不需要辅助设备,不消耗能源.     

Ce4+/Ce3+-V2+/V3+氧化还原流动电池的可行性研究(Ⅱ)--旋转圆盘(RDE)与旋转环盘(RRDE)法对Ce4+/Ce3+氧化还原体系的研究

用RDE与REDE法研究了Ce4+/Ce3+-V2+/V3+氧化还原流动电池中Ce4+/Ce3+体系的电化学动力学参数,以说明组成该新型氧化还原流动电池的可能性.用RDE法得出在铂电极表面与玻碳电极上均会生成一层氧化膜,对Ce3+的氧化反应产生阻碍作用.但在铂上的氧化膜对Ce4+的还原反应却有催化作用.用Rrde法得出Ce3+在玻碳电极上的氧化与析氧之间存在着竞争,为得到较高的Ce3+氧化效率,应控制氧化电流在2～8 mA@cm-2之间.     

锂离子电池负极碳材料的表面改性与修饰：Ⅰ.表面的氧化,还原处理对碳…

通过各种氧化／还原体系对碳材料进行表面氧化，还原处理，研究了碳材料表面的痕量有机含氧官能团对以碳材料作为锂离子电池负极的电池性能的影响。结果表明，碳材料表面大量有机含氧官能团的存在将引起电池性能的严重恶化；相应地如对电极表面进行一定的还原处理，以减少碳表面有机官能团的含量及其氧化程度则可提高电极的容量及首次循环效率。     

锂离子电池负极碳材料的表面改性与修饰Ⅰ．表面的氧化、还原处理对碳材料电极性能的影响

通过各种氧化／还原体系对碳材料进行表面氧化、还原处理,研究了碳材料表面的痕量有机含氧官能团对以碳材料作为锂离子电池负极的电池性能的影响．结果表明,碳材料表面大量有机含氧官能团的存在将引起电池性能的严重恶化;相应地如对电极表面进行一定的还原处理、以减少碳表面有机官能团的含量及其氧化程度则可提高电极（碳材料）的容量及首次循环效率．文中还结合碳材料表面有机官能团对电解液溶剂的分解反应以及碳电极表面钝化膜形成的影响进行了解释．     

Li_3V_2(PO_4)_3制备及其电化学性能

应用碳包覆固相法合成锂离子电池Li3V2(PO4)3正极材料.X射线衍射、扫描电子显微镜表征材料的结构和观察表面形貌.材料的电阻和电化学性能测试表明,碳包覆Li3V2(PO4)3材料可避免颗粒团聚,减小颗粒尺寸,提高材料电导率,改善其电极的电化学性能.     

泡沫铜电极电还原去除溴酸盐研究

电化学还原去除水中溴酸盐的研究表明,与石墨、碳纸及泡沫镍电极相比,泡沫铜电极对溴酸盐的去除效率较高.溴酸盐电化学还原速率随阴极电势降低先升高后降低.低pH条件下,溴酸盐电还原速率较高.初始溴酸盐浓度在50~350μg/L范围内,当阴极电势高于-1.5 V时,溴酸盐电还原过程受电子转移和溴酸盐扩散共同控制;当阴极电势小于-1.5 V时,溴酸盐的还原过程控速步骤主要是浓度扩散.溶解性有机物对溴酸盐电还原过程有明显的抑制作用.该电化学体系中,溴酸盐几乎彻底被还原为等量溴离子,溶液pH略有上升.自来水中溴酸盐的还原速率略低于去离子水.通过XPS分析了电化学还原反应前后泡沫铜电极上的Cu和O价态变化.     

纳米CoSe修饰氮掺杂多孔碳的可控制备及其锂硫电池多硫化物的催化转化效应

锂硫电池中较差的循环稳定性和倍率性能是实现锂硫电池商业化的技术障碍,其主要原因之一是多硫化物在硫电极内的电化学转化速率较为缓慢。为此,我们以ZIF-9为前驱体,采用先碳化,再酸化刻蚀,最后硒化的方法合成了含少量催化剂的CoSe修饰氮掺杂多孔碳(CoSe/NC)电极材料,以期提高硫电极内多硫化物的电化学转化动力学性能,并通过流动液相三电极体系对该材料进行电化学动力学表征。结果显示,相较于对比材料,CoSe/NC能够加快多硫化物的氧化还原反应速率,在0.2mA·cm-2电流密度下,多硫化物氧化还原反应在CoSe/NC电极上有最小的反应过电位;同时,在0.1 V过电位下,各氧化还原反应也有最大的响应电流。因此,将CoSe/NC作为硫宿主材料组装电池展现了优异的电化学性能：在1C(1C=1 675 mA·g^-1)下初始放电比容量为1 068 mAh·g^-1,经过500次循环后,可逆容量仍保持在693 mAh·g^-1。另外,在3C的高电流密度下,放电比容量可高达819 mAh·g-1。     

气体扩散层中聚四氟乙烯的分布对质子交换膜燃料电池水淹的影响

通过在不同真空度下进行碳纸的聚四氟乙烯（PTFE）浸渍处理,考察了PTFE在碳纸中的分布对燃料电池水淹情况的影响. 碳纸PTFE浸渍过程中,抽真空作用可以将碳纸微孔中存留的空气移除,使PTFE更均匀地扩散到内部微孔中. 碳纸的断面电镜照片显示真空浸渍可以改善PTFE的分布. 在总浸渍量相同时,由于真空浸渍使更多的PTFE进入到碳纸内部微孔,故其表面的PTFE比例减少. 实验进一步考察了碳纸中亲水孔和憎水孔的分布,结果表明真空浸渍处理的碳纸具有更高比例的憎水孔. 将不同处理方法的碳纸制备成膜电极,通过全尺寸电池考察其性能,结果表明PTFE的均匀分布可以改善电池性能,并且电化学阻抗分析表明其有利于改善水淹问题.     

Electrochemical determination of meloxicam in pharmaceutical preparation and biological fluids using oxidized glassy carbon electrodes

The adsorptive and electrochemical behaviors of meloxicam (MLC) was investigated on a glassy carbon electrode that was electrochemically treated by anodic oxidation at +1.8 V, following potential cycling in the potential range from -0.8 to 1.0 V vs. Ag/AgCl reference electrode. The resulting electrode showed a good activity to improve the electrochemical response of the drug. MLC was accumulated at an electrochemically activated glassy carbon electrode (phosphate buffer pH 6) in a certain time and then determined by linear sweep voltammetry. The oxidative peak currents showed a linear function in the concentration ranges of 0.02 to 10 microM using a 240 s preconcentration time. The preconcentration medium-exchange approach was utilized for the selective determination of the drug in spiked urine and plasma samples with satisfactory results. The recovery values of the proposed method obtained 105% (RSD 2.5%) and 100% (RSD 1.8%) for urine and plasma samples, respectively. Also, the proposed method has been successfully used for determination of MLC in tablets.     

热处理碳纸电极上VO2+/VO+2氧化还原动力学

在不同温度下热氧化处理碳纸, 用循环伏安、极化曲线和交流阻抗方法研究碳纸电极上VO2+/VO+2氧化还原动力学. 循环伏安和极化曲线结果表明, 随着热处理温度的升高, VO2+/VO+2氧化还原反应的速率常数及交换电流增大. 建立了VO2+/VO+2氧化还原反应的交流阻抗等效电路模型. 拟合结果表明, 热处理增大了碳纸电极表面的双电层电容, 减小了VO2+/VO+2氧化还原反应的电荷转移电阻. 用循环伏安和交流阻抗两种方法求得的VO2+和VO+2的扩散系数基本相同, 表明所构建的交流阻抗等效电路模型与电极反应过程相符合.     

四种药物中席夫碱基团在玻碳电极上的电化学行为

选择呋喃妥因、盐酸二甲双胍、西咪替丁和醋甲唑胺4种含有席夫碱基团的常见药物,运用电化学循环伏安法对其中的-C=N-基团在玻碳电极上的电化学氧化还原行为进行了研究。呋喃妥因、盐酸二甲双胍和西咪替丁中的席夫碱基团(-CH=N-)在玻碳电极上能够被还原,而且是一个电化学的不可逆过程,其还原电位分别为-0.864V,-1.36...     

Hydrothermal ammoniated treatment of PAN-graphite felt for vanadium redox flow battery

A novel method of hydrothermal ammoniated treatment on the polyacrylonitrile (PAN)-based graphite felt for vanadium redox flow battery was developed. The graphite felt was treated in a Teflon-lined stainless steel autoclave for different time at 180 °C. The content of nitrogen in the PAN graphite felt changed from 3.803% to 5.367% by adjusting treatment time to 15 h in ammonia solution, while FT-IR results indicated that nitrogenous groups were introduced. The electrochemical properties of these graphite felts were characterized by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, as well as cell charge and discharge tests. The energy efficiency of the treated graphite felt reached 85% at a current density of 20 mA/cm². The corresponding coulombic efficiency and voltage efficiency were 95.3% and 75.1%, respectively. The improvement of the electrochemical properties for the treated graphite felt might be attributed to the increase of polar nitrogenous groups of carbon fiber surface, which facilitated charge transfer between electrode and vanadium ions.     

Multilayer films of carbon nanotubes and redox polymer on screen-printed carbon electrodes for electrocatalysis of ascorbic acid

Multilayer films containing multiwall carbon nanotubes and redox polymer were successfully fabricated on a screen-printed carbon electrode using layer-by-layer (LBL) assembled method. UV-vis spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, field-emission scanning electron microscopy and electrochemical method were used to characterize the assembled multilayer films. The multilayer films modified electrodes exhibited good electrocatalytic activity towards the oxidation of ascorbic acid (AA). Compared with the bare electrode, the oxidation peak potential negatively shifted about 350 mV (versus Ag/AgCl). Furthermore, the modified screen-printed carbon electrodes (SPCEs) could be used for the determination of ascorbic acid in real samples.     

碳纸负载电极在乳液法合成聚苯胺电化学性能分析中的应用

首次采用碳纸负载聚苯胺(PAn)为工作电极,探讨了反应时间对乳液法合成PAn电化学性能(循环伏安、交流阻抗及塔菲尔曲线)的影响,并通过对产物电导率、产率及特性粘度的对比分析,印证了产物电化学性能的表征结果.实验结果表明,循环伏安曲线均能有效表征出PAn的三对氧化还原特征峰,交流阻抗曲线均出现一个几乎完整的半圆;且产物的循环伏安、交流阻抗、塔菲尔、产率及电导率随反应时间的变化趋势一致,在反应5h时,PAn的各项性能指标较好.结果显示,利用碳纸作为负载电极,可以对乳液法合成PAn的电化学性能实施有效的实时表征.     

功能化多壁碳纳米管的光电性质

表面光电压谱;循环伏安;金刚石薄膜电极;功能化多壁碳纳米管的光电性质