自支撑多孔碳/硒复合柔性电极的制备及其电化学性能

以二氧化硅（SiO₂）为模板,结合静电纺丝与溶胶-凝胶法制备了多孔碳纳米纤维膜（PCNFS）,再通过熔融扩散法负载硒,制备了一种柔性的碳/硒复合电极（Se@PCNFS）。结合X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对材料的微观结构和形貌进行表征,结果显示多孔碳纤维直径约300 nm,硒均匀地嵌入碳纤维膜的孔洞中。电化学测试结果表明,1Se@PCNFS电极在锂硒电池中表现出优异的循环性能和倍率性能。在0.5C倍率下,初始放电比容量达到569 mAh·g^-1,循环500次后比容量为340 mAh·g^-1;在2C倍率时,比容量为403 mAh·g^-1。     

碳基三维自支撑超级电容器电极材料研究进展

自支撑电极材料在超级电容器中有着广泛的应用. 碳材料具有结构多样、来源丰富、价格低廉以及性能稳定等优点,是构建三维自支撑电极材料的首选基底材料. 本文结合作者课题组的研究工作,从“由上而下”和“由下而上”两个方面,概述了设计、制备三维自支撑电极材料的常用方法及材料的电容性能,希望对开发利用天然可再生资源,制备高性能的自支撑电极材料及其在超级电容器材料中的应用有所帮助.     

自支撑柔性氮掺杂碳织物电极的制备与性能研究

本文以纯棉织物为基底,吡咯单体为氮源,采用简单的原位聚合-高温煅烧的方法制备了自支撑柔性氮掺杂织物（N-CT）. 利用傅立叶红外技术、X射线光电子能谱、比表面积测试、扫描电子显微镜对所得产物进行结构与形貌表征. 结果表明,碳化后聚吡咯主要以纳米碳球包覆在碳织物表面,N-CT电极的比表面积为495.0 m²·g^-1,其含氮量为2.26%. 电化学测试表明,在0.5 A·g^-1的电流密度下N-CT电极的比电容器为256.2 F·g^-1,经过5000次的恒流充放电循环后电容保持率为98.3%,库伦效率保持率在98.8%左右,具有良好的柔性和机械性能.     

自支撑单原子膜电极在能源电催化中的应用

单原子催化剂的催化活性高, 稳定性强, 原子利用率高, 在能源电催化领域已被广泛研究. 然而, 粉末状(颗粒状)单原子催化材料存在工作电极制备过程复杂、 黏结剂添加降低导电性且占据催化材料的体积、 活性位点易被包埋等问题, 在作为电极材料催化能源转化过程时, 载量通常小于1 mg/cm², 反应电流密度不高于100 mA/cm². 与单原子催化剂相比, 自支撑单原子膜电极不仅具有单原子催化剂的诸多优势, 同时展现出整体式电极的特点, 例如无需添加黏结剂、 导电性好、 单原子活性位点暴露率高、 形貌与孔结构可调控等, 在大电流电催化反应、 高能量高功率密度电池等领域拥有应用前景. 本文综合评述了面向能源电催化应用的自支撑单原子膜电极的研究进展, 讨论了自支撑单原子膜电极的优势, 总结了自支撑单原子膜电极的合成方法, 包括自支撑基底上原位制备法、 静电纺丝法、 自组装法、 化学气相沉积与固相扩散法等, 介绍了其在析氢反应、 析氧反应、 电化学制过氧化氢反应、 锌空电池、 二氧化碳还原反应及锂硫电池中的应用, 并对该类电极的发展方向进行了展望.     

核黄素在玻碳电极上的电化学行为

用电位扫描、旋转环盘电极和微分电容等方法研究了核黄素在玻碳电极上的电化学行为。在ｐＨ〈６的介质中，观察到一个典型的氧化还原波，它是可逆的二电子反应，其还原产物ＲＦＨ２在电极上的吸附为弱吸附，溶出性能良好，在６〈ｐＨ〈１０的介质中，出现两个分离但仍有部分重叠的氧化还原波，相应于两步单电子反应，还原所生成的ＲＦＨ和ＲＦＨ２发生吸附，很难溶出。在ｐＨ〉１０的介质中，仍然出现两个分离但有部分重叠的氧化还原     

铁氰化锰修饰玻碳电极的制备及其电化学性能

A thin film of manganese hexacyanoferrate （MnHCF） was electrochemically formed on a glassy carbon （GC） electrode to prepare a chemically modified electrode （CME）. The mechanism of film formation of MnHCF and its growth process were investigated in detail by cyclic voltammetry. The results show that the stoichiometric composition of MnHCF is Mn^ⅢFe^Ⅲ（CN）6, an analogue of prussian yellow. There exist three clear-cut stages in the whole modification process and the last stage is indispensable to the fabrication of homogenized, stable MnHCF film and must last for an appropriate time. The surface morphology of MnHCF/GC electrode was characterized by scanning electron microscopy （SEM）, which further verified the effective deposition of MnHCF film on GC. The kinetic constants of MnHCF/GC electrode process were also evaluated. The resulting MnHCF film modified electrode presented good stability and high electrocatalytic activity toward the oxidation of H2O2, indicating that MnHCF film possesses function of catalase and can be expected for analytical purposes.     

头孢哌酮在玻碳电极上的电化学行为及检测方法

应用循环伏安法、线性扫描伏安法和微分脉冲伏安法研究头孢哌酮在玻碳电极上的电化学行为,建立了应用伏安法定量检测头孢哌酮的新方法。头孢哌酮的电极过程为受吸附控制的不可逆过程,电极反应转移电子数和转移质子数均为2。头孢哌酮在pH1.0的1mol/LH3PO4-NaOH介质中,在+0.13V(vs.Ag/AgCl)电位处产生一灵敏的氧化峰,应用微分脉冲伏安法进行测定,该峰电流值Ip与头孢哌酮质量浓度在5.05×10-7～1.01×10-4g/mL范围内有良好的线性关系(R=0.9996),检出限为4.95×10-9g/mL,样品测定平均加标回收率达99.50%,相对标准偏差(RSD)为3.17%。     

石墨烯基微电极的制备及其在电化学传感中的应用

微电极由于灵敏度高、响应快、样品用量少、操作简便等特点,近年来在化学分析、生物医学、食品安全、环境检测等领域引起人们的广泛关注。 石墨烯具有超高的比表面积、优异的电子迁移率及良好的生物相容性等优点,近年来在电化学传感领域展示出巨大的发展前景。 本文围绕石墨烯基微电极的制备及其在电化学传感中的应用展开,总结了近年来国内外同行基于石墨烯修饰微电极和石墨烯微电极在重金属离子、多巴胺、葡萄糖、H₂O₂等分子检测方面取得的研究成果。 同时探讨了石墨烯基微电极在电化学传感方面面临的挑战和发展前景。     

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.     

三维多孔碳/共价有机框架材料自支撑电极用于多巴胺电化学传感分析

通过简单的水热法使二苯甲酸二肼和1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯发生氨醛缩合反应,合成了一种新的共价有机框架材料(COFTFPB-TDF).将COFTFPB-TDF生长到三维多孔碳(3D-KSC)上,得到3D-KSC/COFTFPB-TDF自支撑电极,采用扫描电子显微镜进行结构表征,结果表明,3D-KSC/COFTFP...     

盐酸阿霉素在玻碳电极上的电化学行为研究及分析应用

采用线性扫描伏安法和循环伏安法研究了盐酸阿霉素在玻碳电极上的电化学行为及电极反应机理,优化了测定盐酸阿霉素的各实验参数。结果表明,在0.01 mol/L的HCl溶液中,盐酸阿霉素在-0.40 V处出现(vs.SCE)一灵敏的还原峰,峰电流与其溶液浓度在5.0×10-8~1.0×10-6mol/L(r=0.999)和1.0×10-6~1.0×10-5mol/L(r=0.998)范围内呈良好的线性关系,检出限为1.0×10-8mol/L。并用循环伏安法研究了盐酸阿霉素的峰电流性质,发现电极反应属于准可逆过程,出现一对灵敏的氧化还原峰,体系属准可逆吸附波。利用盐酸阿霉素在玻碳电极的电化学行为建立的分析方法可用于盐酸阿霉素的质量监控及药代动力学研究。     

苄基紫精在玻碳电极上的电化学行为

本文用循环伏安法研究了苄基紫精(BV~(2+))在玻碳(GC)电极上的电化学行为。BV~(2+)在未活化的GC电极上的电极过程强烈地依赖于BV~(2+)浓度、扫描速度和电位范围。BV~(2+)在活化的GC电极上的吸附能力大为增强,当其浓度低时只表现出吸附BV~(2+)的电极过程,在高浓度下吸附BV~(2+)与溶液中的BV~(2+)同时参与电极过程。讨论了GC电极活化的可能影响。     

柔性复合织物电极Graphene/Cotton和MnO2/Graphene/Cotton的合成及在电化学电容器中的应用

通过热还原法成功地制备出了柔性复合织物电极石墨烯/棉布(graphene/cotton)。热还原条件对电极的导电性能具有较大的影响。导电柔性织物电极graphene/cotton特有的多级结构使其既有利于进一步负载膺电容材料,又有利于电子和电解质离子的传输与扩散。通过电化学沉积方法,利用导电柔性织物电极graphene/cotton进一步制备出了电极MnO₂/graphene/cotton。利用扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外(FTIR)光谱,四探针测试法等表征技术对电极的结构进行了较为详细的表征。结果表明电极MnO₂/graphene/cotton的比电容可以达到536 F·g^-1。良好的电化学性能和柔性使得此类电极在柔性储能材料应用中具有极大的应用前景。     

玻碳电极电化学活化的原位FTIR反射光谱研究

用电化学原位FTIR反射光谱法研究了玻碳电极电化学活化过程中表面含氧功能团的生成及其表面过程。结果表明,该电极在高电位下氧化时生成了表面含氧功能团,并有一部分进一步氧化成CO_2,表面类醌基在随后的循环伏安扫描过程中部分转化成酚基,最终形成稳定的表面氧化还原对。表面类醌基同羟基之间存在强的氢键相互作用。     

辅酶Q在CPT自组装修饰电极上的电化学行为及其分析应用

采用自组装方法制备了卡托普利(CPT)修饰电化学传感器,并对其在金电极表面形成的单分子膜进行了表征。循环伏安试验结果表明,辅酶Q在CPT修饰电极上能发生准可逆的电化学反应。该传感器对辅酶Q测定具有良好的响应,测定范围为5.0×10-6~6.0×10-5mol.L-1,检出限为2.0×10-6mol.L-1,异相电子传递速率常数ks为5.4×10-3cm.s-1。对CPT修饰膜的稳定性进行考察,讨论辅酶Q发生电化学反应的异相电子传递速率常数ks及其影响机制。     

琼脂固溶胶中的抗坏血酸在玻碳电极上的电化学行为

在玻碳电极上研究了 0.05 mol·L-1 Na2HPO4 0.05 mol·L-1 NaH2PO4 20.0 g·L-1琼脂固溶胶中抗坏血酸的电化学行为,并与 0. 05 mol·L-1 Na2HPO4 0. 05 mol·L-1NaH2PO4 溶液中的抗坏血酸在玻碳电极上的电化学行为进行了比较,对抗坏血酸的氧化产物用紫外光谱进行了鉴定。提出了一种用于研究电极反应机理及电化学合成有机化合物的新方法。     

二乙腈基二硫纶自组装膜修饰金电极对多巴胺的电化学催化作用

将经抛光清洗的金电极置于5mmol·L-1 cis-1,2-二腈基乙烯-1,2-二硫醇钠(简称二腈基二硫纶,Na2mnt)溶液中浸泡24h,制得Na2mnt自组装膜修饰的金电极mnt-SAM/Au,用电化学方法研究了上述修饰电极的电化学性质。结果表明:多巴胺在mnt-SAM/Au修饰电极上的氧化还原可逆性显著变好,峰电流增加;此氧化还原过程受扩散控制,多巴胺在电极上无吸附,电极不受污染。由于多巴胺是生物物质,选用在pH 7.00的磷酸盐介质中检测。在所选定的条件下,多巴胺的浓度在4.0×10-6~2.0×10-4 mol·L-1之间与其相应的峰电流(i/nA)之间呈线性关系。     

电化学活化玻碳电极上葡萄糖氧化酶的吸附与直接电化学

利用循环伏安法和SNIFTIRS法研究了葡萄糖氧化酶(GOD)在经电化学活化的玻碳(GC)电极上的吸附与直接电化学行为。GC电极经活化后对GOD的吸附大为增强。吸附速度与吸附量同GC电极活化时高电位氧化时间、GOD浓度、溶液pH值及通氮搅拌有关。SNIFTIRS实验表明,GOD可能主要吸附于活化新生石墨结构晶棱或晶面上。表面微晶石墨结构可能为吸附GOD同GC电报的直接电子传递场所。     

2-吡啶甲酸在玻碳电极表面的电化学行为

在乙酸-乙酸钠缓冲溶液中,利用循环伏安法与线性扫描伏安法研究了2-吡啶甲酸在玻碳电极上的电化学行为。通过数值拟合,确定了2-吡啶甲酸在不同酸度下离解状态的分布,探讨了扫描速率、浓度等因素对其电化学特性的影响,并对其在玻碳电极表面的电极反应机理进行了推断。研究结果表明,2-吡啶甲酸在玻碳电极上发生的是一个不可逆的电化学还原反应,电极过程表现为吡啶环上的羧基的电化学还发生两个电子的转移生成醛。     

电化学还原二氧化碳合成碳材料电催化还原氧气合成过氧化氢北大核心CSCD

研究了3种不同阳极(铜丝,镀锌铁丝和镍丝)材料对在熔盐中电化学还原CO_(2)制备的碳材料结构和形貌的影响,并探究了制备的3种碳材料,中空四面体碳(HQC,Cu作为阳极时的还原产物)、碳纳米片(CNS,Fe作为阳极时的还原产物)和海绵状多孔碳(SPC,Ni作为阳极时的还原产物),对2电子氧还原反应(2e;ORR)的电催化性能。研究表明,使用镀锌铁丝作为阳极材料制备的CNS由大量的碳纳米片构成,且该纳米片上具有丰富的孔洞结构以及较大的I_(D)/I_(C)(Raman光谱中D峰与G峰的强度之比,其比值反映材料的缺陷程度)值(0.996)。与HQC和SPC相比,CNS表现出最高的2e;ORR电催化活性和H_(2)O_(2)选择性(接近90%)。CNS的高活性和高选择性归因于其高的I_(D)/I_(C)值和高C—O/C=O比值,说明结构缺陷和C—O/C=O官能团对CNS催化性能至关重要。此外,CNS还具有非常优异的电催化稳定性,在长达14 h的恒电压电化学催化测试后,环电流几乎无衰减。这种以CO_(2)为碳源合成可用于电催化合成过氧化氢(H_(2)O_(2))的碳材料的方法,不仅可以作为缓解温室效应的潜在选项,也为CO_(2)衍生碳的实际应用提供了新的思路。