电沉积三维多孔Pt/SnO2薄膜及其对甲醇的电催化氧化

在高电流密度下以阴极析出的氢气泡为“模板”电沉积三维多孔Sn薄膜, 经在200 ℃ 2 h和400 ℃ 2 h热处理氧化后电沉积金属Pt, 制得三维多孔的Pt/SnO₂ (3D-Pt/SnO₂)薄膜. 通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了薄膜的形貌和结构. 结果显示Pt主要沉积在SnO₂枝晶上, 形成Pt_shell/SnO_2core结构的枝晶. 在0.5 mol•dm^－3 H₂SO₄＋1.0 mol•dm^－3 CH₃OH溶液中的循环伏安结果表明, 3D-Pt/SnO₂薄膜电极在酸性溶液中电催化氧化甲醇的性能优于电沉积的纯铂电极, 而且具有较高的稳定性.     

电沉积三维多孔Pt/SnO2薄膜及其对甲醇的电催化氧化

在高电流密度下以阴极析出的氢气泡为“模板”电沉积三维多孔Sn薄膜, 经在200 ℃ 2 h和400 ℃ 2 h热处理氧化后电沉积金属Pt, 制得三维多孔的Pt/SnO₂ (3D-Pt/SnO₂)薄膜. 通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了薄膜的形貌和结构. 结果显示Pt主要沉积在SnO₂枝晶上, 形成Pt_shell/SnO_2core结构的枝晶. 在0.5 mol•dm^－3 H₂SO₄＋1.0 mol•dm^－3 CH₃OH溶液中的循环伏安结果表明, 3D-Pt/SnO₂薄膜电极在酸性溶液中电催化氧化甲醇的性能优于电沉积的纯铂电极, 而且具有较高的稳定性.     

基于SnO2为修饰层的Au-Pt / SnO2 / Au复合电极研究

用真空镀膜法在Au电极上沉积SnO₂薄膜，在HAuCl₄和H₂PtCl₄的混合溶液中利用直接还原法，将Au-Pt双金属纳米颗粒组装在SnO₂ / Au电极上，得到Au-Pt / SnO₂ / Au复合电极。采用SEM、TEM、XPS及CV曲线测定对Au-Pt / SnO₂ / Au复合电极进行了表征。结果表明:复合电极上双金属纳米颗粒分布均匀，粒子粒径约为25 nm左右。SnO₂作为修饰层以配位键与双金属纳米粒子结合。Au-Pt / SnO₂ / Au复合电极具有良好对甲醇氧化的电化学性能。     

贵金属掺杂Ti/TiO2电极的制备及其电催化性能研究

采用阳极氧化-阴极电沉积两步法: 先在钛基体上用阳极氧化法制备多孔TiO₂薄膜, 接着在这层多孔状薄膜上采用阴极电沉积方法掺杂Pt, Ir来制备Ti/TiO₂-Pt修饰电极和Ti/TiO₂-Ir修饰电极. 用XRD, SEM分析了掺杂前后的成分、相结构及表面形貌的变化, 结果表明: Pt优先沉积在TiO₂多孔中; 与Pt不同, Ir没有表现出在TiO₂孔中优先沉积的现象, 出现这种现象的原因是这两种贵金属的电沉积电位相对于n-TiO₂的平带电位不同. 使用SIMS分析了在Ti/TiO₂-(Pt/Ir)修饰电极中Ti, Pt, Ir的浓度分布, 大致算出TiO₂薄膜厚度为750 nm左右. 由极化曲线和阻抗谱结果得出: 掺杂Pt, Ir明显改善了Ti/TiO₂ 电极的电催化性能, 且随着Pt沉积时间的增长, 修饰电极在硫酸析氧反应中的电催化活性提高.     

贵金属掺杂Ti/TiO2电极的制备及其电催化性能研究

采用阳极氧化-阴极电沉积两步法: 先在钛基体上用阳极氧化法制备多孔TiO₂薄膜, 接着在这层多孔状薄膜上采用阴极电沉积方法掺杂Pt, Ir来制备Ti/TiO₂-Pt修饰电极和Ti/TiO₂-Ir修饰电极. 用XRD, SEM分析了掺杂前后的成分、相结构及表面形貌的变化, 结果表明: Pt优先沉积在TiO₂多孔中; 与Pt不同, Ir没有表现出在TiO₂孔中优先沉积的现象, 出现这种现象的原因是这两种贵金属的电沉积电位相对于n-TiO₂的平带电位不同. 使用SIMS分析了在Ti/TiO₂-(Pt/Ir)修饰电极中Ti, Pt, Ir的浓度分布, 大致算出TiO₂薄膜厚度为750 nm左右. 由极化曲线和阻抗谱结果得出: 掺杂Pt, Ir明显改善了Ti/TiO₂ 电极的电催化性能, 且随着Pt沉积时间的增长, 修饰电极在硫酸析氧反应中的电催化活性提高.     

n型Bi2Te3-ySey温差电材料薄膜的电化学制备及表征

采用电化学控电位的方法在不锈钢基片上电沉积制备了Bi₂Te_3-ySe_y温差电材料薄膜。研究了电沉积溶液中硒含量与薄膜中硒含量的关系，考察了不同沉积电位对电沉积Bi₂Te_3-ySe_y薄膜的温差电性能的影响，并采用ESEM、EDS、XRD等方法对电沉积薄膜的形貌、成分及结构进行了分析。结果表明，在含有Bi³⁺、HTeO₂⁺和Se⁴⁺的电沉积溶液中，采用电化学沉积的方法，可实现铋、碲、硒三元共沉积，生成Bi₂Te_3-ySe_y半导体化合物。改变电沉积溶液组成，可控制Bi₂Te_3-ySe_y化合物中硒的掺杂浓度。-0.04 V沉积电位下制备的Bi₂Te_3-ySe_y薄膜较平整、致密，组成为Bi₂Te_2.7Se_0.3。退火处理可提高电沉积Bi₂Te_3-ySe_y薄膜的塞贝克系数，且控制沉积电位为-0.04 V下制备的Bi₂Te_3-ySe_y薄膜退火后的塞贝克系数为-123 μV·K^-1。     

枝晶状Pt 薄膜的制备及其特殊红外效应

采用方波电位, 在10×10^-3 mol·L^-1 K₂PtCl₆+3×10^-4 mol·L^-1 PbAc₂+0.5 mol·L^-1 HClO₄溶液中, 于本体Pt 电极上电沉积制备出枝晶状Pt 薄膜. 随着沉积时间的增加, 枝晶长度逐渐由400 nm增加到900 nm, 且枝晶上的小晶粒(~10 nm大小)变得密集. 根据循环伏安(CV)曲线中氢吸脱附电量可得出Pt 薄膜具有中等粗糙度(C_r=9-36), 且电极表面的粗糙度随着沉积时间增加而增大. 观察到Pt 薄膜上吸附态CO的原位红外光谱具有明显的增强吸收效应, 当沉积时间为6 min 时所制得的枝晶Pt 电极的红外增强效应最大. CO呈现多种谱峰形状, 随着沉积时间的增加, 谱峰形状依次为左高右低的双极峰(类Fano 红外效应), 单极向下(表面增强红外吸收), 左高右低的双极峰, 单极向上(异常红外效应), 左低右高的双极峰和单极向下. 这表明纳米材料薄膜所呈现出的特殊红外性能, 与纳米材料的尺度和聚集状态等密切相关. 所制备的枝晶状Pt 薄膜有望为深入认识纳米材料的特殊红外性能提供一个良好的模型材料.     

纳米多孔Ni、Ni3S2/Ni复合电极的制备及其电催化析氢性能

采用脱合金化和水热合成的方法制备纳米多孔Ni和纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极。通过N₂吸附-脱附测试、XRD、SEM、TEM等方法表征电极的孔径分布、物相和微观结构。在1 mol·L^-1的NaOH溶液中,运用线性扫描伏安（LSV）曲线、交流阻抗（EIS）谱图、恒电流电解法等测试电极的电催化析氢性能。结果表明：在电流密度为50 mA·cm^-2时,与纳米多孔Ni相比,Ni₃S₂/Ni合金具有更低的析氢过电位以及更高的析氢活性,同时纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极具有更低表观活化能和电子转移阻抗,进一步明确了过渡金属硫化物对电催化析氢性能的特殊贡献。     

PANI/La2O3复合纳米材料的合成及其电化学降解的抑制作用

作为离子型表面活性剂, 对-甲基苯磺酸可用于氧化镧的预超声分散处理, 同时还可作为质子酸对聚苯胺(PANI)进行掺杂, 从而赋予聚苯胺导电性. 采用化学法合成了聚苯胺/氧化镧复合纳米材料, 用四探针法测定了材料的电导率, 用扫描电镜、电子能谱、X射线衍射、红外光谱等检测分析手段对材料进行了表征. 结果表明, 聚苯胺及聚苯胺/氧化镧复合纳米材料的电导率分别为1.0•和1.9 S•cm^－1, 粒子直径分别约为200和50 nm. 氧化镧的掺杂未降低聚苯胺的电导率, 并使粒径减小. 循环伏安实验结果说明, 氧化镧的掺杂可提高氧化还原峰的电流密度, 并能有效抑制聚苯胺在0.25～2.0 mol•L^－1的H₂SO₄及H₃PO₄水溶液中的电化学降解.     

染料敏化纳米薄膜太阳电池中DMPII浓度的优化

利用超微铂电极和循环伏安法及电化学阻抗谱研究了在1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)的3-甲氧基丙腈(MePN)溶液中I₃^－和I^－的氧化还原行为，并对比了由不同浓度的I2和DMPII组成的电解质溶液，其染料敏化纳米薄膜太阳电池(DSCs)的光伏性能. 发现以MePN为溶剂，含1.0 mol•dm^-3 DMPII、0.12 mol•dm^-3 I2、0.10 mol•dm^-3 LiI和0.50 mol•dm^-3 4-叔丁基吡啶的电解质溶液，其DSCs的短路光电流密度为16.67 mA•cm^-3、开路电压为0.69 V、填充因子为0.70、光电转换效率达8.08%.     

Ti3C2Tx/MnO2正极在水系锌电池中的电化学性能

二氧化锰(MnO₂)材料具有比容量大、电极电位高、储量丰富以及价格低廉等优势,成为水系锌电池正极最受关注的一类材料,然而其仍然存在着结构稳定性差和电化学储存机理复杂的问题。因此,我们通过两步合成法制备了一种花苞状结构的MnO₂负载在Ti₃C₂T_x表面形成Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对复合样品的结构、成分和形貌进行表征。通过将Ti₃C₂T_x/MnO₂复合材料作为正极,与锌负极匹配组装成水系锌电池,研究了其分别在2 mol·L^-1 ZnSO₄、2 mol·L^-1 ZnSO₄+0.1 mol·L^-1 MnSO₄、30 mol·L^-1三氟甲基磺酸四乙基铵(TEAOTf)+1 mol·L^-1三氟甲烷磺酸锌(ZnOTf)和3 mol·L^-1 ZnOTf四种电解液中的电化学性能。结果表明,Ti₃C₂T_x/MnO₂在2 mol·L^-1 ZnSO₄中的比容量较高,但循环稳定性很差。将TEAOTf盐和ZnOTf盐共溶于水中,设计了一种新型的含惰性阳离子的超高浓度盐包水电解液(30 mol·L^-1 TEAOTf+1 mol·L^-1 ZnOTf),不仅提高了Ti₃C₂T_x/MnO₂材料的可逆性,而且有效抑制了电极材料在循环过程中的溶解。     

碳酸乙烯酯添加剂对BMImBF4离子液体作为镁沉积—溶解电解液的改性研究

利用恒电流沉积-溶解、交流阻抗、XRD和SEM方法研究了在室温下EC(碳酸乙烯酯)添加剂对BMImBF₄离子液体作为镁沉积电解液的改善情况. 在Mg(CF₃SO₃)₂浓度为0.3 mol•L^－1的BMImBF₄电解液中加入w＝5%(质量分数)的EC后, 沉积—溶解循环过程更加稳定, 并且循环次数明显增加, 可以达到265次以上; 交流阻抗结果显示, 膜电阻和电荷转移电阻有所减少; 从SEM图可以观察到, 在沉积初期原本枝晶态的镁在加入EC后以颗粒状沉积. 可能是EC添加剂在反应中形成的低聚物覆盖在镁的表面, 抑制了枝晶的形成.     

碳布负载高致密Sn/SnBi合金的电催化CO2还原性能

通过分步电沉积法制备碳布(CC)负载高致密Sn/SnBi合金催化剂：首先在CC上电沉积致密Sn颗粒,而后利用酸性电解液部分溶解Sn为Sn²⁺离子,实现在Sn颗粒表面共沉积SnBi合金枝晶,随后经过原位化学氧化及电化学还原步骤将SnBi合金枝晶转变为SnBi合金纳米颗粒(SnBi NPs)。得益于Sn提供形核位点,SnBi枝晶在碳织物表面垂直致密生长,并通过后续氧化还原转化实现了直径约20nm的SnBi合金颗粒在CC上致密均匀生长。CC/Sn/SnBiNPs三维电极在-1.08V(vsRHE)下显示出较高的电催化还原CO₂活性,电流密度高达36mA·cm^-2且甲酸盐产物选择性为94.9%。同时,在连续12h恒电压测试中性能未发生衰减,表明电极具有良好的稳定性。     

脉冲激光沉积NiCo2S4薄膜及其电化学特征

采用脉冲激光沉积法制备了NiCo₂S₄薄膜,利用恒流充放电和循环伏安测试研究了NiCo₂S₄薄膜作为锂离子电池负极材料的电化学性能和充放电机理。采用高分辨电子显微镜和选区电子衍射(TEM&SAED)表征了NiCo₂S₄薄膜首次循环过程中的组成与结构变化。恒流充放电测试结果显示NiCo₂S₄薄膜在3 μA·cm^-2的放电电流下,0~3 V(vs Li⁺/Li)范围内,薄膜的首次放电容量为698 mAh·g^-1,经过200次循环之后的放电容量为365 mAh·g^-1;在循环伏安测试中得到了分步反应的可逆氧化还原峰。TEM和SAED分析结果揭示了NiCo₂S₄薄膜与Li的电化学反应机理：首次放电过程中NiCo₂S₄与Li发生转化反应生成了Li₂S、Ni和Co,充电后生成了CoS和NiS复合薄膜。后续循环为CoS和NiS复合薄膜的可逆分解与形成。研究表明NiCo₂S₄是一种有潜在应用价值的锂离子电池负极材料。     

室温下电化学活化CO2与环氧化合物反应合成环碳酸酯

室温下用铝为牺牲阳极, 以四丁基溴化铵/N,N-二甲基甲酰胺作电解质溶液, 在无隔膜电解池中电化学活化CO₂, 与环氧化合物反应, 合成了环状碳酸酯. 考察了不同电极材料、导电盐、CO₂的压力以及溶剂等因素对电合成结果的影响, 结果表明以Pt为阴极, 在0.05 mol•L^－1 Bu₄NBr/DMF电解质溶液中和4 MPa CO₂下, 环状碳酸酯产率可高达65%～98%.     

MoS2/Cd2SnO4复合材料的制备及其气敏性能

采用水热-煅烧法制备Cd₂SnO₄,之后通过超声混合法得到一系列MoS₂/Cd₂SnO₄复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对Cd₂SnO₄和一系列MoS₂/Cd₂SnO₄复合材料进行结构和形貌的表征。研究了MoS₂掺杂量对于MoS₂/Cd₂SnO₄复合材料的气敏性能影响。实验结果表明,当MoS₂与Cd₂SnO₄的质量比为2.5%,MoS₂/Cd₂SnO₄复合材料制备的气敏元件在170 ℃时对浓度为100 μL·L^-1的甲醛气体的灵敏度为40.0,最低检测限为0.1 μL·L^-1。     

脉冲激光沉积NiCo2S4薄膜及其电化学特征研究

采用脉冲激光沉积法制备了NiCo₂S₄薄膜,利用恒流充放电和循环伏安测试研究了NiCo₂S₄薄膜作为锂离子电池负极材料的电化学性能和充放电机理。采用高分辨电子显微镜和选区电子衍射(TEM&SAED)表征了NiCo₂S₄薄膜首次循环过程中的组成与结构变化。恒流充放电测试结果显示NiCo₂S₄薄膜在3 μA·cm^-2的放电电流下,0~3 V(vs Li⁺/Li)范围内,薄膜的首次放电容量为698 mAh·g^-1,经过200次循环之后的放电容量为365 mAh·g^-1;在循环伏安测试中得到了分步反应的可逆氧化还原峰。TEM和SAED分析结果揭示了NiCo₂S₄薄膜与Li的电化学反应机理：首次放电过程中NiCo₂S₄与Li发生转化反应生成了Li₂S、Ni和Co,充电后生成了CoS和NiS复合薄膜。后续循环为CoS和NiS复合薄膜的可逆分解与形成。研究表明NiCo₂S₄是一种有潜在应用价值的锂离子电池负极材料。     

两步电沉积构建NiFe/Ni3S2/NF分级异质电极用于大电流密度析氧反应

通过简便的两步电沉积法在泡沫镍表面有效复合非晶态Ni₃S₂材料与富缺陷的NiFe双金属羟基氧化物,从而构建了NiFe/Ni₃S₂/NF三维分级纳米异质电极。受益于非晶态Ni₃S₂和富缺陷NiFe材料的结构和催化优势,以及异质界面的强电子相互作用,使得NiFe/Ni₃S₂/NF催化电极表现出优异的析氧催化性能：达到100 mA·cm^-2时的析氧过电位仅为273 mV,远优于大多数已报道的Ni/Fe基复合材料。值得注意的是,在1 mol·L^-1 KOH溶液中,仅需~372 mV的过电位即可稳定输出1 000 mA·cm^-2的高电流密度达27 h以上。     

Ti基表面NiO修饰纳米TiO2电极材料的制备及电催化活性

在无水乙醇和乙酰丙酮混合溶液中，电解Ti、Ni金属制得电极材料前驱体NiTi_m(OR)_3m+1(acac)_m+1。将其直接水解、干燥后在550 ℃煅烧2 h，制得纳米NiO/TiO₂粉体。通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、电子透射显微镜(TEM)测试表明，前驱体中含有乙酰丙酮基[acac^-]，颗粒平均尺寸为20 nm。通过电合成与沉积得到高活性的纳米NiO/TiO₂修饰电极，采用循环伏安和循环方波伏安研究NiO/TiO₂电极在H₂SO₄溶液中的氧化还原行为以及还原草酸的电催化活性。结果表明，NiO/TiO₂电极在1 mol·L^-1 H₂SO₄溶液中有两对氧化还原峰E_pc1=-0.61 V，E_pc2=-1.05 V(vs SCE)，掺杂Ni电极的放电电流明显增大，达75 mA·cm^-2。间接电还原草酸为乙醛酸，收率和电流效率分别达93%和96%。