电解液添加剂硫酸亚乙酯对锂离子电池性能的影响

在1 mol/L LiPF₆/碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸甲乙酯（体积比1∶1∶1）电解液中,采用恒流充放电测试、循环伏安法（CV）、扫描电子显微镜（SEM）、能量散射光谱（EDS）、电化学阻抗谱（EIS）等测试技术,研究了添加剂硫酸亚乙酯（DTD）对锂离子电池性能及石墨化中间相碳微球（MCMB）电极/电解液界面性质的影响。 结果表明,在电解液中引入体积分数0.01%DTD后,MCMB/Li电池可逆放电容量从300 mA·h/g提高至350 mA·h/g,电池总阻抗降低,循环稳定性提高。CV测试发现,在首次还原过程中,DTD在电极电位1.4 V左右（vs Li/Li⁺）发生电化学还原,参与了MCMB电极表面固体电解质相界面膜（SEI膜）的形成过程。 同时,DTD对LiMn₂O₄电极性能无不良影响。     

金复合介孔SBA-15吸附血红蛋白在H2O2电催化反应中的应用

以P123嵌段共聚物表面活性剂为模板剂制备介孔氧化硅SBA-15,并用沉积-沉淀(DP)法在SBA-15介孔表面负载纳米Au颗粒制备得到金复合介孔SBA-15材料(Au-SBA-15).再以Au-SBA-15材料制备玻碳修饰电极,将血红蛋白固定于修饰电极上用循环伏安法考察其对不同浓度H2O2溶液的电催化反应.在固定了血红蛋白的Hb/Au-SBA-15/GC修饰电极上,H2O2在+0.95 V处出现了氧化峰,且随着H2O2浓度的增大峰电流不断增加,说明金复合介孔氧化硅材料具有良好的生物兼容性,有利于血红蛋白的固定,其修饰电极对H2O2溶液具有一定的电催化作用.     

金复合介孔SBA-15吸附血红蛋白在H2O2电催化反应中的应用

以P123嵌段共聚物表面活性剂为模板剂制备介孔氧化硅SBA-15,并用沉积-沉淀(DP)法在SBA-15介孔表面负载纳米Au颗粒制备得到金复合介孔SBA-15材料(Au-SBA-15).再以Au-SBA-15材料制备玻碳修饰电极,将血红蛋白固定于修饰电极上用循环伏安法考察其对不同浓度H₂O₂溶液的电催化反应.在固定了血红蛋白的Hb/Au-SBA-15/GC修饰电极上,H₂O₂在+0.95 V处出现了氧化峰,且随着H₂O₂浓度的增大峰电流不断增加,说明金复合介孔氧化硅材料具有良好的生物兼容性,有利于血红蛋白的固定,其修饰电极对H₂O₂溶液具有一定的电催化作用.     

添加剂氟代碳酸乙烯酯对锂离子电池性能的影响

在1 mol·L-1 LiPF6/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)+碳酸甲乙酯(EMC)(EC、DMC、EMC体积比为1:1:1)电解液中加入体积比为2%的添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC), 用循环伏安法(CV)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电化学阻抗谱(EIS)等方法, 研究了FEC 对锂离子电池性能及石墨化中间相碳微球(MCMB)电极/电解液界面性质的影响. 结果表明, 体积比2%FEC的添加可以抑制部分电解液溶剂的分解, 在MCMB电极表面形成一层性能优良的固体电解液相界面(SEI)膜, 降低了电池的阻抗, 明显提高了电池的比容量和循环稳定性.     

介孔材料SBA-15改性的复合凝胶聚合物电解质的制备及性能

以聚(甲基丙烯酸甲酯-聚乙二醇二甲基丙烯酸酯)(P(MMA-PEGDMA))共聚物为基体,介孔硅分子筛SBA-15为无机填料制备了复合凝胶聚合物电解质.采用原子力显微镜(AFM)、热重分析(TG)和交流阻抗(AC)等技术对其形貌、热稳定性及电化学性能进行了研究.结果表明:无机填料SBA-15与聚合物基体有较好的相容性;SBA-15的加入改善了聚合物电解质的热稳定性,提高了离子电导率,当W(SBA-15)=0.03时,离子电导率达最大值3.68×lO-3S/cm;并且掺杂SBA-15后,聚合物电解质的电化学稳定性得到了提高,其电化学稳定窗口为4.9V(vs Li /Li),可满足高性能锂离子电池的要求.     

新型添加剂全氟辛酸铵对提高锂离子电池安全性能的研究

报导可显著提高锂离子电池安全性的新型电解液添加剂全氟辛酸铵(APC). UL 94 可燃性试验显示添加0.70 wt% APC能使有机电解液的火焰传播速率下降33%. 差示扫描量热法(DSC)测试表明APC显著减弱了嵌锂碳电极和电解液之间的放热反应, 并将其热不稳定温度由138.0 ℃提高到167.5 ℃. 交流阻抗检测显示APC的加入明显降低了碳材料电极的界面阻抗, 并且提高了在储存过程中其固态电解质界面(SEI)层的稳定性. 添加APC还能有效地提高Li/MCMB电池充放电循环性能和库仑效率.     

不同温度烧制介孔碳作为直接甲醇燃料电池催化剂载体

以嵌段共聚物P123为模板制备介孔氧化硅SBA-15, 并以此SBA-15为模板, 以蔗糖为碳源在不同的温度下(600-900 °C)制备介孔碳CMK-3. 采用浸渍还原法, 以硼氢化钠为还原剂, 制备介孔碳载Pt电催化剂, 即20% (w) Pt/CMK-3. 利用循环伏安法(CV)、计时电流法等测试电催化剂对甲醇的催化氧化性能及稳定性. 预吸附单层CO溶出伏安法研究测试催化剂抗CO中毒能力. 结果表明在烧制温度为900 °C时制备的介孔碳载Pt催化剂具有最好的催化性能和稳定性, 而在烧制温度为700 °C时制备的介孔碳载Pt催化剂对CO有较低的溶出电位.     

有序介孔材料SBA-15吸附Ru（bpy）3^2＋修饰电极的电化学发光研究

制备了具有高比表面积且二维六方高度有序的介孔分子筛SBA-15,并采用TEM和氮气吸附实验对其结构性质进行了表征.利用静电作用将三联吡啶钌[Ru(bpy)32 ]固定到表面带负电荷的SBA-15上,并将吸附有Ru(bpy)32 的SBA-15修饰到玻碳电极表面,研究了该固定化的Ru(bpy)32 的电化学发光行为.结果表明,随着三丙胺(TPA)的加入,氧化电流增加而还原电流减小,表明TPA对三价吡啶钌有催化作用,同时TPA的加入显著增强了发光强度.随着扫描速率的增加,发光强度逐渐降低.SBA-15较大的孔径和开放交联的孔结构体系促进了电极表面膜内的物质扩散和电子运动扩散.该修饰电极在5.0×10-5~1.0×10-2mol/LTPA浓度范围内,发光强度与浓度具有良好的线性关系,线性方程为y=71.7 41.2x,检出限为9.5×10-6mol/L.该电极在连续扫描下具有较好的稳定性.     

有序介孔材料SBA-15吸附Ru(bpy)2+3修饰电极的电化学发光研究

制备了具有高比表面积且二维六方高度有序的介孔分子筛SBA-15,并采用TEM和氮气吸附实验对其结构性质进行了表征.利用静电作用将三联吡啶钌[Ru(bpy)2 3]固定到表面带负电荷的SBA-15上,并将吸附有Ru(bpy)2 3的SBA-15修饰到玻碳电极表面,研究了该固定化的Ru(bpy)2 3的电化学发光行为.结果表明,随着三丙胺(TPA)的加入,氧化电流增加而还原电流减小,表明TPA对三价吡啶钌有催化作用,同时TPA的加入显著增强了发光强度.随着扫描速率的增加,发光强度逐渐降低.SBA-15较大的孔径和开放交联的孔结构体系促进了电极表面膜内的物质扩散和电子运动扩散.该修饰电极在5.0×10-5～1.0×10-2 mol/L TPA浓度范围内,发光强度与浓度具有良好的线性关系,线性方程为y=71.7 41.2x,检出限为9.5×10-6mol/L.该电极在连续扫描下具有较好的稳定性.     

LiBOB对Li_(1.15)Ni_(0.68)Mn_(1.32)O_4电极电化学行为的影响

采用恒电流充放电技术研究了锂离子电池电解液添加剂双草酸硼酸锂(Li BOB)对Li1.15Ni0.68Mn1.32O4电极电化学性能的影响,用X射线衍射(XRD)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(FTIR-ATR)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)分析了Li BOB对Li1.15Ni0.68Mn1.32O4电极性能的影响.结果显示,Li BOB作为电解液添加剂能显著改善Li1.15Ni0.68Mn1.32O4电极的循环性能,原因是Li BOB在充放电过程中会在Li1.15Ni0.68Mn1.32O4电极表面发生分解,分解产物在电极表面沉积形成固体电解质界面(SEI)膜,SEI膜能够有效抑制Li1.15Ni0.68Mn1.32O4电极材料中Mn的溶解,确保其晶体结构的稳定性,从而提高Li1.15Ni0.68Mn1.32O4电极的循环性能.     

苯甲酸在疏水性复合电极上的电化学还原行为

以铜片和锌片为基材,复合电镀制得Cu-PTFE(聚四氟乙烯)和Zn-PTFE疏水性复合电极,并将复合电极应用于苯甲酸的电化学还原行为研究。测定了复合电极在电解液中的Tafel极化曲线、循环伏安、电极稳定性和交流阻抗等电化学参数。结果表明,在苯甲酸电还原制备苯甲醛中,Cu-PTFE复合电极相对于Zn-PTFE复合电极具有较高的催化活性,其电还原产率分别为88.4%和79.2%,因此,Cu-PTFE复合电极有望成为苯甲酸电化学还原制备苯甲醛的电极材料。电化学行为的研究结果显示,苯甲酸在疏水性复合电极上的电还原过程可能只受电子迁移过程控制。     

Enhanced catalytic activity of ppy-coated pencil electrode in the presence of chitosan and Au nanoparticles for hydrogen evolution reaction

Catalytically active and low-cost electrocatalysts for the production of hydrogen from water are extremely important for future renewable energy systems. Here, we report the fabrication of a facile pencil graphite electrode modified with polypyrrole-chitosan/Au nanoparticles and tested its performance for electrocatalytic hydrogen evolution reaction (HER) as a model process. The porous surface of the pencil graphite electrode (PGE) was modified potentiostically by polypyrrole (PPy) at various film thicknesses in the presence of chitosan (Chi), which is a natural biopolymer, in the electrolyte medium. After the optimum film thickness had been obtained, the Au particles electrodeposited on to the PPy/Chi composite film at the nano-scale to benefit both from its well-known high catalytic activity and to reduce the amount of precious metal Au to prepare a low-cost eletrocatalyst. The performance of this composite catalyst on the H⁺ reduction (H_ad formation) and thereby on the hydrogen evolution was investigated. Data from cyclic voltammetry (CV), Tafel polarization curves, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) demonstrated that the current densities related to the electron transfer rate changed with the thickness of the composite film, and the catalytic activity was enhanced more with deposition small amount of Au on to the catalyst surface.     

LiTi2(PO4)3/C 复合材料的制备及电化学性能

采用聚乙烯醇(PVA)辅助溶胶-凝胶法合成了具有Na+超离子导体(NASICON)结构的LiTi2(PO4)3/C复合材料.运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等对其结构形貌和电化学性能进行表征.实验结果表明:合成的LiTi2(PO4)3/C具有良好的NASICON结构,首次放电容量为144mAh·g-1.电化学阻抗谱测试结果显示,LiTi2(PO4)3/C复合材料电极在首次嵌锂过程中分别出现了代表固体电解质相界面(SEI)膜及接触阻抗、电荷传递阻抗和相变阻抗的圆弧,并详细分析了它们的变化规律.计算了Li+在LiTi2(PO4)3中嵌入/脱出时的扩散系数,分别为2.40×10-5和1.07×10-5cm2·s-1.     

DNA/聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)修饰电极的制备及其用于亚硝酸根的电化学行为及测定研究

采用恒电流和电沉积两步法制备了脱氧核糖核酸-聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)(DNA-PEDOT)复合膜修饰玻碳电极。用电化学阻抗法(EIS)和循环伏安法(CV)表征了不同修饰电极的修饰可行性和表面的电子传递能力。结果表明,DNA可以牢固地结合在PEDOT膜上,并能改善PEDOT膜的性质。研究了NO2-在DNA-PEDOT修饰电极上的电化学行为,提出了一种新的检测NO2-的电化学方法。在0.1 mol/L pH7.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,NO2-在DNA-PEDOT修饰电极上于0.88 V左右出现1个较好的氧化峰,考察了该氧化峰的性质及其影响因素。示差脉冲伏安法(DPV)的结果表明,NO2-的DPV氧化峰电流与其浓度在0.3~1.0、1.0~20、20~100μmol/L 3个范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为60 nmol/L,并考察了可能存在的干扰物质对测定的影响。结果显示,该复合膜修饰电极对NO2-的检测具有良好的稳定性和选择性。将其用于实际样品的检测,结果满意。     

Ordered Mesoporous Silica Incorporating Platinum Nanoparticles as Electrode Material for Paracetamol Detection

High ordered mesoporous materials (SBA-15) modified with Al and/or B and Pt nanoparticles (Pt NPs) were used for preparing modified graphite paste electrodes (Pt/M−SBA-15-GPE, where M=Al−, B− or Al−B−) and applied for paracetamol (PA) detection. The electrodes were investigated by cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Square wave voltammetry (SWV) technique was used to obtain the analytical parameters for PA detection. The acquired values of electrochemical and analytical parameters recommend the mesoporous compound containing Pt NPs to be used as composite electrode material for PA detection in real samples.     

MCM-48改性PVDF-HFP复合多孔型聚合物电解质

采用倒相法,以MCM-48介孔分子筛作填料,由偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)制备一种复合多孔型聚合物电解质.其离子电导率比未改性的PVDF-HEP提高了约97%(从0.89mS/cm提高到1.75mS/cm),离子迁移数提高约39%(从0.57提高到0.79),且聚合物的结晶度和电化学稳定性没有明显改变.由该复合聚合物电解质组装的扣式电池首次充放电效率为91%,经过30次循环后,容量几乎没有衰减;1C放电容量为0.1C放电容量的80%.     

A novel PEO-based composite solid-state polymer electrolyte with methyl group-functionalized SBA-15 filler for rechargeable lithium batteries

Functionalized molecular sieve SBA-15 with trimethylchlorosilane was used as an inorganic filler in a poly(ethyleneoxide) (PEO) polymer matrix to synthesize a composite solid-state polymer electrolyte (CSPE) using LiClO₄ as the doping salts, which is designated to be used for rechargeable lithium batteries. The methyl group-functionalized SBA-15 (^fSBA-15) powder possesses more hydrophobic characters than SBA-15, which improves the miscibility between the ^fSBA-15 filler and the PEO matrix. The interaction between the ^fSBA-15 and PEO polymer matrix was investigated by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and differential scanning calorimetry. Linear sweep voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy were employed to study the electrochemical stability windows, ionic conductivity, and interfacial stability of the CSPE. The temperature dependence of the change of the PEO polymer matrix in the CSPE from crystallization to amorphous phase was surveyed, for the first time, at different temperature by Fourier transform infrared emission spectroscopy. It has demonstrated that the addition of the ^fSBA-15 filler has improved significantly the electrochemical compatibility of the CSPE with a lithium metal electrode and enhanced effectively the ion conductivity of the CSPE. Dedicated to Professor Oleg Petrii on the occasion of his 70th birthday on August 24th, 2007.     

离子液体中纳米TiO2/聚3-甲基噻吩复合膜的制备及性质研究

采用溶胶凝胶法制成了纳米TiO₂电极, 在离子液体中将其应用于3-甲基噻吩的电化学聚合, 采用循环伏安法(CV), 在线紫外可见光谱(UV-Vis), 扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对TiO₂/聚3-甲基噻吩(TiO₂/PMT)复合膜进行了表征并研究了其电化学性质. 实验证明, 不论是用循环伏安法, 恒电位, 还是恒电流方法, 都能在电极上得到聚3-甲基噻吩(PMT)膜, 并伴随有明显的掺杂和去掺杂过程. 对应的在线紫外可见光谱上, 也出现了氧化和还原两种不同的吸收状态, 还原(去掺杂)过程中在480 nm处有一个吸收峰, 而氧化(掺杂)过程中此峰消失, 取而代之的是一个可见光区的逐渐增强的吸收. PMT膜是p型半导体, TiO₂是n型半导体, 两者之间能够形成p-n异质结, 使光电转换效率得以提高. SEM给出了TiO₂电极和聚合物修饰的TiO₂的形貌图, 电极的交流阻抗谱则从一个角度说明了聚合物膜修饰电极的导电性.