MnO2电沉积直立碳纳米管制备超级电容器的研究

以直立碳纳米管为基底,以pH=6.0的0.1mol/L Na2SO4 为底液,采用电化学沉积法在0.2 mol/L Mn(CH3COO)2溶液中制备了直立碳纳米管与二氧化锰复合材料。SEM测试结果表明复合材料表面呈现多孔状结构。通过循环伏安,恒流充放电,交流阻抗等电化学方法对复合材料修饰电极进行电容性质测试。实验结果表明,在1mol/L KCl 溶液中,0-0.6V(vs. 银/氯化银参比)电位窗口内此复合材料表现出优良的超电容性能。直立碳纳米管电极的比电容为16 F/g,在碳纳米管表面沉积上二氧化锰修饰层后,此复合材料电极的比电容增大至330 F/g,比电容量大幅提升近20倍。同时扫描200圈后,直立碳纳米管与二氧化锰复合材料的循环伏安曲线变化很小,说明其具有相当好的循环寿命和电容稳定性能。     

MnO2电沉积直立碳纳米管制备超级电容器

以直立碳纳米管为基底,以pH=6.0的0.1 mol/L Na2SO4为底液,采用电化学沉积法在0.2 mol/L Mn(CH3COO)2溶液中制备了直立碳纳米管与MnO2复合材料. SEM测试结果表明,复合材料表面呈现多孔状结构. 通过循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学方法对复合材料修饰电极进行电容性质测试. 结果表明,在1 mol/L KCl溶液中,0～0.6 V(vs.Ag/AgCl参比)电位窗口内此复合材料表现出优良的超电容性能. 直立碳纳米管电极的比电容为16 F/g,在碳纳米管表面沉积上MnO2修饰层后,复合材料电极的比电容增大至330 F/g,比电容量大幅提升近20倍. 同时扫描200圈后,直立碳纳米管与MnO2复合材料的循环伏安曲线变化很小,具有相当好的循环寿命和电容稳定性能.     

季铵盐掺杂聚苯胺电极的电容性能

采用循环伏安法,在铂电极表面聚合制备了季铵盐[CnH2n+1N(CH3)3]Cl(n=12,14,16,18)掺杂的聚苯胺修饰电极。 利用扫描电子显微镜、红外光谱以及X射线衍射对复合电极的表面形貌和结构进行了表征。 用循环伏安法、交流阻抗和恒电流充放电测试对电极的电化学性质和电容行为进行了系统研究。 结果表明,其中[C18H37N(CH3)3]Cl季铵盐掺杂的聚苯胺复合电极比表面积大,电容性能好,在2×10-3 A的充电电流下,初始比电容高达329.6 F/g,未掺杂电极比电容为199.0 F/g。 而且,复合电极的循环稳定性良好,经30次循环后比电容保持为252.4 F/g。     

直立碳纳米管超级电容器的研究

在石英玻璃基底上,以酞菁裂解法低压气相沉积制备大面积管径均匀、长度一致的直立碳纳米管.分别应用电解质溶液浸润、酸处理和循环伏安扫描等3种不同方法纯化活化该直立碳纳米管,并以活化后的碳纳米管作为原型超级电容器的电极.循环伏安扫描和交流阻抗测试表明,CV曲线呈近似矩形,交流阻抗最大相位角超过80°,该直立碳纳米管的比电容为16~32F/g,乃超级电容器理想的电极材料.     

多孔氧化镍薄膜的制备及其超级电容器性能

以氟掺杂的SnO₂导电玻璃(FTO)为基底,通过水热法与高温煅烧法相结合成功制备出多孔氧化镍薄膜。 通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、晶体粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对所制备NiO进行了物相组成、表面形貌及元素价态的表征。 在6 mol/L KOH电解液中,采用循环伏安法、恒电流充放电对NiO薄膜电化学性能进行了研究。 结果表明,在电流密度为2 A/g时,NiO薄膜的比电容可达651.6 F/g,循环1000圈后其电容保留值可达71.6%,是理想的超级电容器电极材料。     

基于二氧化锰和金属有机框架化合物协同作用构建的立体复合阵列超级电容器电极

以硝酸锌、硝酸锰和2-甲基咪唑为原料,采用多步计时电位法和静置法,制备了氧化锌-二氧化锰-金属框架有机化合物（ZnO-MnO2-MOF）复合材料阵列电极。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等技术手段对比分析了该复合材料的结构和形貌,并采用循环伏安法、恒电流充放电、电化学阻抗和循环充放电法研究了电极的电化学性能。 结果表明,与氧化锌-二氧化锰（ZnO-MnO2）复合材料阵列电极（Csp=121 F/g,j=2.5 A/g）相比,由于二氧化锰和金属有机框架化合物（MOF）的协同作用,修饰MOF后的ZnO-MnO2-MOF复合材料阵列电极具有较小的内阻,电容器比电容（Csp=146 F/g,j=2.5 A/g）性能提升了20%,具有更好的可逆法拉第反应和稳定性。     

聚苯胺/醋酸纤维素复合膜的制备及其超级电容特性

通过电化学原位聚合法制备多孔网状结构的聚苯胺(PANI)/醋酸纤维素(CA)复合膜电极,该复合膜的内层(与电极接触的一面)呈墨绿色,外层呈白色。采用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)对其形貌和化学组成进行表征。通过循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗研究了复合膜电极的超级电容特性。结果表明,多孔网状结构的PANI/CA复合材料具有良好的电容性能,其比电容可达到410F/g,并且该超级电容器具有较小的内阻和较好的循环稳定性,300次循环后,容量仍维持在342F/g,比电容的保持率为83.4%。     

PANI/MWCNT电极在硫酸锂溶液中电容性能

化学氧化法制备聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料(PANI/MWCNT),扫描电镜(SEM)、XRD及IR表征样品结构及形貌,电化学方法测定复合电极循环伏安曲线、恒流充放电曲线及电极交流阻抗.结果表明,PANI/MWCNT电极在1mol/L的Li2SO4溶液中具有较好电容性能,在电流密度为5mA/cm2时,比电容为412F/g.PANI/MWCNT电极较PANI电极有更好的大电流放电能力,50mA/cm2下复合电极的比电容仍达318F/g,为5mA/cm2时该电极比电容的77.2%,而PANI电极的比电容仅为其5mA/cm2时的56.2%.交流阻抗证明碳纳米管降低复合电极的电阻,显著提高大电流放电能力.     

电致变色型导电聚苯胺固态超级电容器的构建与性能研究

以苯胺硫酸溶液为沉积液,导电玻璃(FTO)为基底材料,在-0.2~1.2 V范围内先电位扫描一圈生成聚苯胺(PANI)晶种,然后在-0.2~0.8 V范围内用循环伏安法电沉积导电PANI材料.所得样品用红外光谱和扫描电子显微镜进行结构表征;以最佳循环伏安电沉积条件制备的PANI/FTO为活性电极,以H_2SO_4/聚乙烯醇(H2SO4/PVA)为凝胶电解质组装了电化学电容器,通过循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗法研究了组装电化学电容器的电化学性能.研究结果表明,以H_2SO_4/PVA凝胶电解质,沉积于导电玻璃表面的PANI活性电极材料的面比电容可达172.7 m F/cm~2,并且在2000次充放电以后,比电容值仍可保留初始值的92.8%.以分区沉积有PANI的导电玻璃可组装制备通过变色显示充放电过程的电化学电容器,在充电时,其颜色逐渐从浅绿色向深绿色转变,放电时,颜色逐渐从深绿色向浅绿色转变.     

褐煤基多孔炭/CoNi_2S_4复合材料的制备及电容特性研究

以宝清褐煤为原料,使用KOH溶液萃取、活化后制得煤基多孔炭,并利用简单的水热法将褐煤基多孔碳与CoNi_2S_4复合,制备复合电容电极材料。考察了不同碳添加量对褐煤基多孔碳/CoNi_2S_4复合材料电化学性能的影响,结果表明,碳添加量过高或过低都不利于复合材料比电容的提升,而碳添加量为37%的褐煤基多孔碳/CoNi_2S_4复合材料具有较高的比电容和良好的循环性能,该复合电极在4 A/g电流密度下,比电容达到1318.2 F/g,在4000次充放电循环后电容保持率为80.9%。     

基于双相不锈钢制备超级电容器电极材料MnO2

用恒电位沉积法在2304双相不锈钢基板上制备了纳米结构MnO₂薄膜. 用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线能量色散谱(EDS)表征了MnO₂薄膜的结构、表面形貌和成分. 用循环伏安(CV)、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)对MnO₂电化学性能进行测试和分析. 结果表明, 沉积得到了由100-200 nm纳米棒组成的无定形MnO₂薄膜. 随着MnO₂质量的增加, 其绝对电容增加, 而比电容逐渐下降; 随着循环伏安扫描速率的增加, 其比电容也逐渐下降. 当MnO₂的质量为0.09 mg, 扫描速率为20 mV·s^-1时, 比电容达到最大值288.9 F·g^-1. 在100 mV·s^-1的扫描速率下进行500次CV循环, 其比电容维持在一个稳定值, 且随着循环次数的增加, 比电容略有提高.     

脉冲激光沉积非晶态Ni-V2O5 复合薄膜及其电化学性能研究

首次报道了用355 nm脉冲激光沉积非晶态Ni-V2O5复合薄膜电极的电化学性能.采用不同摩尔比的NixV2O5 靶(x=0.1,0.3,0.5),在不同的基片温度(Ts)和O2气压力下制备了Ni-V2O5复合薄膜.XRD 和SEM测定表明, 在不锈钢基片上, Ts=300℃和氧气压力为14 Pa沉积0.5 h得到的是非晶态的Ni-V2O5薄膜.将此非晶态的Ni0.3V2O5薄膜电极用于锂电池的正极,与纯V2O5薄膜相比,不仅具有良好的放电速率性能和高的比容量,而且其充放电循环稳定性优异.该薄膜电极在放电速率为20 C时测得的比容量达200 mAh/g,并经1000次以上的充放电循环无明显的衰减.     

纳米多孔结构镍基复合膜电极的电化学法制备及其电容特性

通过对电沉积法得到的Ni-Cu合金镀层进行电化学去合金化处理, 制备了纳米多孔结构金属镍膜. 采用循环伏安法对多孔金属镍膜在1 mol·L^-1 KOH溶液中进行阳极氧化处理, 获得了纳米多孔结构的镍基复合膜电极. 应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对所制备的膜电极的物理性质及赝电容特性进行了表征. SEM、XRD和XPS的测试结果表明, 所制备的纳米多孔结构镍基复合膜由Ni、Ni(OH)₂和NiOOH组成. 电化学实验结果显示, 该复合膜在20 A·g^-1的充放电电流密度下, 给出了578 F·g^-1的初始比电容; 在1000次充放电循环后, 它的比电容值为544 F·g^-1, 电容保持率为94%. 纳米多孔结构有利于KOH电解液的渗透, 从而促进反应物种在电极内部的传输; 纳米多孔的金属镍基体可以提高Ni(OH)₂膜的电子导电性; 纳米大小的Ni(OH)₂颗粒能够缩短质子的固相扩散路径. 上述因素是所制备的纳米多孔结构镍基复合膜电极具有优异赝电容特性的主要原因.     

水热法制备TiO_2纳米线薄膜的光生阴极保护性能

应用水热法在钛箔表面制备TiO2纳米线薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见分光光度法对薄膜进行表征,用电极电位和电化学阻抗谱考察TiO2光生阴极保护性能.结果表明:薄膜由纵横交错的锐钛矿型TiO2纳米线组成,纳米线的直径约10nm.在150℃下反应6h生成的TiO2纳米线薄膜在0.3mol·L-1 Na2SO4溶液和0.3mol·L-1 Na2SO4+0.5mol·L-1 HCOOH混合溶液中对与TiO2薄膜耦连的403不锈钢均有良好的阴极保护效应.TiO2膜所在溶液中含有HCOOH时,可使耦连的403不锈钢在0.5mol·L-1 NaCl溶液中电极电位负移约545mV,界面反应电阻显著变小,表明电解质溶液加入HCOOH可以增强TiO2纳米线薄膜对403不锈钢的光生阴极保护效应.     

基于普鲁士蓝电催化的三维多孔壳聚糖膜葡萄糖生物传感器的研制

利用电沉积方法对普鲁士蓝和壳聚糖/SiO2纳米粒子复合膜进行组装,用刻蚀法除去SiO2粒子,制备出孔径大小均匀的多孔壳聚糖/普鲁士蓝膜,这种三维多孔膜具有良好的微生物环境、比表面积大、孔隙率高,有利于负载更多的葡萄糖氧化酶,从而构建了一种灵敏度高、稳定性好、响应时间短、检测范围宽的葡萄糖生物传感器。     

纳米电极界面的构建和茶碱的直接电氧化测定

以镍铬合金为基体制备嵌入式超薄碳糊前驱膜,然后在薄膜表面构筑单壁碳纳米管/聚L-酪氨酸复合电极.SEM结果表明膜表面的碳纳米管复合物呈立体枝状渗透性结构,电化学实验证明表面膜上的复合纳米结构改变了基体的电化学性质,使之可用作研究电极.以茶碱为目标物考察其在该电极上的伏安行为,在0.1 mol/L的HClO4底液中,茶碱的2.5次微分峰电流与其浓度在1.0×10-6～8.0×10-4 mol/L 范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.9971,方法可用于茶碱的定量测定.     

天然海水中聚吡咯膜的防微生物附着及防腐蚀性能

采用恒电流法在316 L不锈钢电极表面合成聚吡咯(PPy), 通过开路电位、 生物显微镜(BM)、 Tafel极化曲线及电化学交流阻抗(EIS)研究了聚吡咯防止微生物附着及防腐蚀特性. 研究表明, 沉积聚吡咯的316 L不锈钢电极浸泡在天然海水中(0~20 d), 开路电位基本保持不变, 表明电化学合成的聚吡咯膜有良好的防止微生物附着能力, 并通过生物显微镜进行了验证, 且在浸泡的过程中其腐蚀电流密度维持在10^-7 mA/cm², 表现出良好的防腐蚀特性; 浸泡50 d后, 其防腐蚀效率仍高达97.45%. 因此, 电化学合成的聚吡咯具有优异的防止微生物附着和防腐蚀特性.     

One-step electrochemical synthesis of Pt–CeO2 composite thin films on a glassy carbon electrode

A Pt–CeO₂ composite thin film was prepared on a glassy carbon electrode by one-step electrochemical deposition technique. The film was constructed of Pt particles well dispersed and embedded in a porous CeO₂ substrate. The prepared Pt–CeO₂/GC electrode showed a better catalytic performance toward methanol electrooxidation compared with the bulk Pt electrode.     

氯霉素分子印迹复合膜的制备及电化学

采用电化学聚合法合成了对氯霉素（CAP）有快速响应和高灵敏度的聚苯胺/聚吡咯分子印迹复合膜修饰电极。 通过微分脉冲伏安法、扫描电子显微镜对制备的分子印迹复合膜的电化学性质及表面形貌进行了表征。 结果表明,以铁氰化钾为电化学探针,该膜对CAP的测定电化学信号响应快速、灵敏度高、选择性和膜再生性能良好。 对CAP检测的线性范围为5.00×10-8～1.05×10-6 mol/L,检测限为2.09×10-9 mol/L。     

Redox behavior of biofilm on glassy carbon electrode

Marine and freshwater biofilm usually shift the open circuit potential (OCP) of stainless steel towards the electropositive direction by + 450 mV vs SCE. The nature of oxide film and bacterial metabolism were also correlated with ennoblement process by various investigators. Glassy carbon electrode (GCE) was used in the present study and a shifting of potential in the positive side (+ 450 mV) was noticed. It indicates that biofilm contributes to the ennoblement process without any n/p-type semiconducting oxide film. The nature of the cathodic curve for the biofilm covered GCE is compared with the previous literature on the electrochemical behavior of stainless steel. The present study explains the oxidation and reduction peaks of biofilm covered GCE by cyclic voltammetry. Electrochemical impedance result reveals the diffusion process within the manganese biofilm. The present study confirms the previous investigations that the manganese biofilm rules the electrochemical behavior of materials and suggests that oxide film is not necessary to assist the ennoblement process.