α-Al2O3与Co-Ni合金电化学共沉积动力学模型

在经典复合电沉积机理基础上,考虑到粒子与电极表面之间的多种作用力,以吸附强度来表征粒子与电极表面的作用力大小,根据粒子在电极表面的临界吸附强度,把粒子的吸附分为有效吸附和非有效吸附.当吸附强度大于临界吸附强度时,粒子能被有效吸附嵌入到沉积层中,粒子被有效吸附的概率和平均吸附强度有关.建立了相应的复合电沉积动力学模型.该模型在α-Al2O3与Co-Ni合金的复合共沉积体系中,在电流密度为1～20 A•dm2范围内得到了验证.通过数学模型和实验结果研究了电流密度对粒子沉积量φc、吸脱附常数K、有效吸附概率P和平均吸附强度的影响规律.     

α-Al2O3纳米粒子对Co-Ni合金异常共沉积电化学行为的影响

为了研究在电化学复合共沉积过程中,惰性纳米粒子和金属离子、电极表面的相互作用,以及由此产生的对合金电化学共沉积行为的影响.本文从两个吸附过程出发: 电解液中的金属离子和H＋在纳米粒子表面的吸附；纳米粒子迁移到阴极表面,在电极表面的吸附.采用Zeta电势和稳态极化以及电化学交流阻抗（EIS）研究了纳米Al2O3粒子和电解液中的金属离子，和电极表面的相互作用,进而分析了纳米粒子对Co2＋和Ni2＋还原沉积的影响规律.通过对阻抗数据的拟合,讨论了Al2O3纳米粒子对等效电路中各物理参数的影响.在H＋和不同金属离子在纳米粒子上发生竞争吸附的基础上,提出了纳米粒子和合金共沉积的可能反应历程.     

纳米金汞核-壳粒子的电化学制备及其光谱性质

在聚乙烯吡啶修饰导电玻璃电极表面进行了金纳米粒子的二维单层结构组装,通过电沉积方法在金粒子表面制备了纳米汞壳层.研究结果表明,汞壳层的形成导致了内部金粒子表面等离子体共振的谱峰红移和强度衰减.吸附于汞壳表面的结晶紫分子因可承受被金核增强的电磁场,而使其拉曼散射得到极大的增强.     

借助聚丙烯酸制备铜粒子修饰电极并用于双氧水的电催化性能研究

利用羧基对金属离子的络合作用在电极表面原位制备金属粒子用于电催化过氧化氢(H2O2). 首先在电极表面电沉积聚丙烯酸, 然后化学吸附铜离子, 再用水合肼将其还原成零价铜. 铜粒子簇均匀分散在聚丙烯酸网络中, 其尺寸可通过吸附铜离子的数量和吸附-还原次数来控制. 由于铜微粒的电催化作用, 该修饰电极对H2O2表现出了良好的电流响应. 运用该方法可以在电极表面制备多种金属微粒, 并且聚丙烯酸的自由羧基可以与氨基反应, 从而可共价固定带氨基的酶和抗体, 有望构建多种新型的化学和生物传感器.     

Ni/ZrO2复合电沉积机理的研究

研究了在Ｗａｔｔｓ镀镍液中ＺｒＯ２颗粒与镍复合电沉积的阴极电流密度以及颗粒在镀液中分散量对颗粒共析量的影响，探讨了复合电沉积的过程与模型。研究表明，在小的颗粒分散量下，复合电沉积为颗粒向阴极的传输所控制，导致共析量随电流密度增大而减少。在大的颗粒分散量，小电流密度时复合电沉积为颗粒的强吸附过程所控制，致使共析量随电流密度增大而增加；大电流密度时，复合电沉积为颗粒向阴极的传输所控制，造成共析量随电流     

Pt纳米粒子修饰的多孔硅电极的制备及其电催化性能

通过循环伏安法电沉积使直径约为7 nm的Pt纳米粒子均匀地分散于多孔硅表面, 拟用作微型质子交换膜燃料电池的催化电极. 与刷涂法相比较, 电沉积Pt纳米粒子的多孔硅电极(Pt/Si)呈现出高的Pt利用率和增强的电催化活性. 当Pt载量为0.38 mg•cm−2时, 其电化学活性比表面积高达148 cm2•mg−1, 是刷涂相近质量的纳米Pt/C催化剂的多孔硅电极Pt-C/Si的2倍多；该修饰电极对甲醇氧化也呈现了增强的催化性能和好的稳定性, 在0.5 V(vs SCE)极化1 h后电流密度为4.52 mA•cm−2, 而刷涂了相近Pt量的Pt-C/Si电极的电流密度只有0.36 mA•cm−2.     

Sn/Cu电极电化学还原CO2的研究

采用电沉积法制备Sn/Cu电极,由SEM观察并研究了电沉积电流密度对电极形貌的影响.在碱性三电极体系中考察了Sn/Cu电极对析氢、CO2还原的影响.发现10 mA.cm-2和15 mA.cm-2电沉积电流密度下制得的电极活性较高,尤以15 mA.cm-2时电极性能更佳,并指出了电还原CO2关键材料的结构特性.     

纳米陶瓷颗粒的电催化效应及其在复合刷镀层中的化学状态

采用循环伏安法和电位阶跃法研究了nano-Al₂O₃ / Ni复合电刷镀体系的电化学响应，探讨了纳米颗粒对复合电沉积的影响；用X射线光电子谱研究了复合镀层中nano-Al₂O₃颗粒与基质金属之间的相互作用。结果表明纳米颗粒能使金属沉积过电位显著降低，电流效率、金属成核率及晶体生长速度增加，从而对金属镍的电结晶表现出明显的催化效应；在金属镍电结晶过程中，部分到达阴极附近的nano-Al₂O₃颗粒被电极表面捕获。金属生长面上的吸附态镍原子到达纳米颗粒与电极表面接触处，与该处纳米颗粒表面的不饱和氧原子形成Ni-O化学键，纳米颗粒与基质镍以化学键形式结合。纳米颗粒与电极表面的结合区域成为新的成核或生长中心，在随后的刷镀过程中纳米颗粒逐渐被电沉积的金属镍包埋，从而形成复合镀层。     

焦磷酸盐电镀铜初始过程研究

应用恒电流法研究了铁基体上焦磷酸盐电镀铜电位时间变化类型与镀层结合强度之间的关系.提出了临界起始电流密度(DKC)概念.当起始工作电流DKI大于DKC时,铁电极首先被极化至铁表面的活化电位,即基体表面被活化,随后极化至铜的析出电位,使铜层沉积在活化的铁基体表面上,形成具有良好结合强度的铜镀层.反之,如DKI小于DKC,则铜层只能在"钝化"的含氧层表面上析出,得到的镀层结合强度很差.由氩离子溅射深度刻蚀和X射线光电子能谱(XPS)检测出结合强度差的镀层和基体间界面含氧层的存在.调整工艺条件,优化了焦磷酸盐直接镀铜工艺,可降低工艺的DKC,得到与铁基体具有良好结合强度的电镀层.     

乙二醛在Ti/纳米TiO2-Pt修饰电极上的电催化氧化

采用溶胶.凝胶和电沉积法制备Ti基纳米TiO2-Pt(Ti/纳米TiO2-Pt)修饰电极.X射线衍射(XRD)表明纳米TiO2为锐钛矿型,扫描电镜(SEM)显示Pt纳米粒子在纳米TiO2多孔膜的表面呈现簇分散状态,平均粒径约25nm.通过循环伏安(CV)和计时电流法研究了Ti/纳米TiO2-Pt修饰电极对乙二醛直接电氧化的电催化活性,结果表明,修饰电极对乙二醛的直接电氧化呈现良好的催化活性,在0.60和1.23 V(vs SCE)出现两个氧化峰,二者电流密度分别为16和42 mA·cm2,约为纯Pt电极的2倍和1.5倍,反应过程受浓差扩散控制.     

电泳沉积制备ZnO-C60和ZnO-MWCNT合涂层电极及其光电性质

在氧化铟锡( ITO)导电玻璃表面电泳沉积制备ZnO-C60和ZnO-MWCNT复合涂层电极,经后续热处理增强其结合强度,通过SEM观察2种电极复合涂层的表面形貌,并使用CHI 705电化学分析仪和PMI-E电致化学发光系统测定其光电性质.结果表明,ZnO-C60复合涂层电极具有较高的稳定性,在可见光辐照下,该电极显示...     

Ti基纳米TiO_2-CNT-Pt复合电极制备、表征及电化学性能

以电合成前驱体Ti(OEt)4直接水解法和电化学扫描电沉积法制备Ti基纳米TiO2-CNT-Pt(Ti/nanoTiO2-CNT-Pt)复合电极.透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试表明,锐钛矿型纳米TiO2粒子(粒径5～10nm)和碳纳米管(CNT)结合形成网状结构,Pt纳米粒子(平均粒径9nm)均匀地分散在纳米TiO2-CNT复合膜表面.循环伏安及计时电流测试表明,Ti/nanoTiO2-CNT-Pt复合电极具有高活性表面,对甲醇的电化学氧化具有高催化活性和稳定性,Pt载量为0.32mg/cm2时,常温常压下甲醇氧化峰电流达到480mA/cm2.     

乙二醛在Ti/纳米TiO2-Pt修饰电极上的电催化氧化

采用溶胶-凝胶和电沉积法制备Ti基纳米TiO2-Pt(Ti/纳米TiO2-Pt)修饰电极. X射线衍射(XRD)表明纳米TiO2为锐钛矿型, 扫描电镜(SEM)显示Pt纳米粒子在纳米TiO2多孔膜的表面呈现簇分散状态, 平均粒径约25 nm. 通过循环伏安(CV)和计时电流法研究了Ti/纳米TiO2-Pt修饰电极对乙二醛直接电氧化的电催化活性, 结果表明, 修饰电极对乙二醛的直接电氧化呈现良好的催化活性, 在0.60和1.23 V(vs SCE)出现两个氧化峰, 二者电流密度分别为16 和42 mA·cm-2, 约为纯Pt电极的2倍和1.5倍, 反应过程受浓差扩散控制.     

镍-碳化钨微粒复合电沉积机理的研究

研究了在普通镀镍溶液中导电性微粒碳化钨与基质金属镍形成复合镀层的电沉积过程，实验结果表明，导电性的ＷＣ微粒在与Ｎｉ共沉积形成Ｎｉ－ＷＣ复合镀层的过程中，也遵循Ｇｕｇｌｉｅｌｍｉ的两步吸附机理，只是在电极表面，ＷＣ微粒的弱吸附覆盖度与强吸附覆盖度的比值，较非导电性微粒的复合共沉积体系的要小得多。     

电流密度对Ti/β-PbO_2-WC复合电极材料在电解锌液中耐蚀性影响研究

本论文为了研究钛基β-Pb O_2-WC复合惰性阳极材料在电解锌液中的腐蚀行为,采用了电化学交流阻抗谱(EIS)测量技术和Tafel曲线分析技术,并结合电极的表面形貌分析,考察了不同电沉积电流密度对所制备复合电极在电解锌液中的耐蚀性的影响。结果表明:低电流密度时,Pb O_2的沉积速度慢,不能完全包覆WC微粒并共沉积,镀层太薄耐腐蚀性能低;高电流密度时,镀层较厚但析氧副反应加剧影响镀层质量导致其耐蚀性受影响;电流密度为25m A·cm~(-2)时,复合电极具有较小的自腐蚀电流密度i_(corr)和较大的极化电阻R_p、较大的腐蚀反应活化能E_a、较大的电荷转移电阻R_t以及较大的镀层电阻R_d,对应于该条件制得的电极有最好的耐蚀性能。     

镀Pd的GC电极上HCOOH的电催化氧化

在玻璃碳 (GC)基底上电沉积Pd ,应用SEM观测Pd沉积层的表面形貌 ,用循环伏安法研究了Pd/GC电极上HCOOH在HClO4溶液中的电氧化行为 .结果表明 ,Pd的电沉积条件影响电极的催化性能 .在高电流密度下制得的Pd/GC电极对HCOOH的电氧化具有比纯Pd电极更高的催化活性 .当电极表面生成PdO时 ,HCOOH被电氧化的活性很低 ,而在PdO还原后生成的Pd表面 ,HCOOH的电氧化显示极高的活性 .本文还讨论了Pd(Ⅱ )离子对HCOOH电氧化过程的影响 .     

Ni/NiCo2O4复合电极的制备及其在碱性介质中的析氧性能

采用共沉淀法制备尖晶石型复合氧化物 NiCo2O4, 然后将其加入瓦特镀镍液中, 复合电沉积了 Ni/NiCo2O4复合镀层. 通过改变镀液pH值、阴极电流密度jk等条件, 探索复合电沉积的最佳工艺条件. 运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)表征了复合镀层的表面形貌、颗粒含量和结构. 结果表明: 在镀液pH=6.2和jk=100 mA·cm-2的条件下所得Ni/NiCo2O4复合镀层中, NiCo2O4的含量达到最高(30.6%,w). 在5 mo·lL-1的KOH溶液中, 采用循环伏安、稳态极化和电化学阻抗法研究了电极的电催化析氧性能. 与镍电极对比, Ni/NiCo2O4复合电极的电催化析氧性能更高, 表观活化自由能降低了53.2 kJ·mol-1, 其析氧反应的表观交换电流密度是镍电极的7倍. 电化学阻抗谱分析表明, Ni/NiCo2O4复合电极在碱性溶液中析氧反应由电化学步骤和扩散步骤联合控制. 恒电位长时间电解析氧实验表明, 该Ni/NiCo2O4复合电极在碱性溶液中的析氧具有高的稳定性.     

脉冲电沉积抑制锂枝晶生成的研究

采用脉冲充电方法替代传统充电方法,研究了在有机电解液 0.5 mol·L^-1 LiBr/PC (碳酸丙烯酯)中,在铜电极上沉积锂的表面变化. 扫描电镜观测结果显示,在传统直流充电时电极表面明显地出现了枝晶,而使用脉冲充电时能够抑制枝晶的生长. 交流阻抗测试结果显示,在占空比为 0.5 时,沉积锂表面固体电解质界面(solid electrolyte interphase,SEI)膜电阻最大,沉积锂表面枝晶较少;单次脉冲电沉积时间过长,会使沉积锂表面 SEI 膜电阻减小,沉积锂表面枝晶增加;电流密度大于等于 2 mA·cm^-2时,脉冲电沉积可有效抑制枝晶生长.     

L-胱氨酸在Pb/nanoTiO_2膜电极上的电催化还原

采用阳极氧化和恒电位沉积法制备Pb纳米粒子修饰的多孔Ti基TiO2(Pb/nanoTiO2)膜电极.通过对不同的电沉积电位和时间对比,找出了最佳电沉积条件.SEM分析显示该膜为均匀多孔结构,Pb纳米粒子均匀地分散在TiO2膜的表面.循环伏安和计时电流法研究了L-胱氨酸在Pb/nanoTiO2膜电极上的电催化还原活性,结果表明该电极对L-胱氨酸的还原具有高催化活性和稳定性.     

电沉积Ni/LaNiO3复合电极及其在碱性介质中的析氧性能

采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型复合氧化物LaNiO3,然后将其加入瓦特镀镍液中进行复合电沉积,研究了镀液pH值和阴极电流密度对Ni/LaNiO3复合镀层组成的影响。运用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等对复合镀层进行表征,结果表明:最佳电沉积工艺条件是镀液pH=5.8和阴极电流密度jk=90 mA.cm-2,所得的Ni/LaNiO3复合镀层中LaNiO3的质量含量约为60%。用循环伏安、稳态极化、恒电位阶跃、电化学阻抗谱等电化学技术评价了Ni/LaNiO3复合电极的析氧性能。结果表明:在5 mol.L-1的KOH溶液中,Ni/LaNiO3复合电极的起始析氧电位较镍电极负,表观活化自由能比镍电极降低约2/3,比表面积约为镍电极的55倍,析氧电催化性能得到大幅度提高。