1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶铂电极电化学加氢机理研究

采用稳态极化法、循环伏安法和恒电位库仑法对1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶在铂电极上的电化学加氢机理进行了研究,研究介质为硫酸和硫酸钾水溶液.结果表明,pH=3时,1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶在铂电极析氢电位(-600～-800mV,vs.饱和硫酸钾的硫酸亚汞参比电极)前,发生加氢还原反应,氢离子在铂电极表面得到电子生成原子态的氢参与反应.随着pH值降低,加氢反应速度增大,还原电位正移.在铂电极上的电化学加氢过程受扩散控制,增大搅拌速度和提高温度都可提高反应速度.     

电化学法制备Ni-W-P纳米线阵列电极及其催化析氢性能

采用二次氧化法制备了多孔阳极氧化铝(AAO)模板, 通过控制电位沉积技术在AAO模板内组装了Ni-W-P合金纳米线阵列. 在扫描电子显微镜(SEM)下观察到Ni-W-P纳米线表面光滑, 长约20 μm, 直径均匀(约为100 nm), 与AAO模板孔径基本一致. 阴极极化曲线和交流阻抗图谱(EIS)的测试结果表明, Ni-W-P合金纳米线阵列电极析氢反应(HER)电阻减小, 具有更高的催化析氢活性, 电流密度为10 mA·cm^-2时, 析氢极化电位较Ni-W-P合金电极正移约250 mV.     

1,10-菲咯啉Cu(Ⅱ)配合物修饰碳糊电极的电催化析氢性能

以1,10-菲咯啉和5-磺基间苯二甲酸单钠盐为配体,通过水热法制备Cu(Ⅱ)配合物,并通过IR、XPS、XRD、TG以及元素分析对配合物结构进行了表征。首次利用该Cu(Ⅱ)配合物修饰碳糊电极研究其在酸性介质中的电催化析氢活性。采用阴极极化曲线,交流阻抗等电化学方法对GPE和Cu(Ⅱ)配合物-GPE电极的电催化析氢性能进行测试,结果表明Cu(Ⅱ)配合物-GPE电极的析氢电势比GPE电极的析氢电势正移了170 mV,且Cu(Ⅱ)配合物-GPE的交换电流密度是GPE电极的13倍。Cu(Ⅱ)配合物不但能降低析氢反应过程中的过电势,增强电极的催化活性,而且对析氢反应过程中对于电子的转移起到一定促进作用。     

Ni-Ru-Ir氧化物阴极涂层的析氢活性

应用热分解氧化法制备Ni-Ru-Ir氧化物活性阴极.循环伏安、Tafel曲线及计时电流测试表明,在90℃、30%(bymass)的NaOH溶液中,电流密度0.3A·cm-2条件下,Ru∶Ir质量比为1∶1的Ni-Ru-Ir氧化物电极的析氢过电位比Ni电极低300mV;表面粗糙度是Ni网电极的32倍;交换电流密度是Ni网电极的4倍;其析氢性能显然远优于Ni网电极,有望应用于氯碱工业以期降低能耗.     

硝基苯在羧基化多壁碳纳米管修饰电极上的电还原特性

研究了硝基苯在羧基化多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为,探讨了硝基苯的电还原机理。结果表明:在0.2 mol.L-1硫酸溶液中,修饰电极对硝基苯具有明显的催化作用,其还原峰电位由裸玻碳电极上-0.44 V正移至-0.35 V,正移了90 mV;氧化峰电位由0.35 V负移至0.30 V,负移了50 mV。采用循环伏安法进行硝基苯定量测定,其还原峰电流与浓度在5.0×10-7~4.2×10-5mol.L-1范围内呈线性关系,检出限(3S/N)为8.2×10-8mol.L-1。用于湖水样品中硝基苯的测定,并用标准加入法作回收试验,回收率在98.3%~100.6%之间。     

多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物的制备与析氢性能

采用快速凝固结合脱合金化的方法制备了纳米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物电极材料,通过XRD、SEM、TEM、BET等对电极的物相、形貌结构、孔径分布进行表征,通过线性扫描伏安法、Tafel斜率和计时电位等方法测试多孔电极的电催化析氢性能。结果显示,制备的电极材料在10 mA·cm-2电流密度下Ni-Mo合金析氢活性最强,析氢过程由Volmer-Heyrovsky步骤控制,其表观交换电流密度为0.25 mA·cm-2,经10 000 s恒电流密度(100 mA·cm-2)电解后析氢过电位(η)仅增加39 mV,表现出优良的析氢稳定性。Ni-Mo合金电极比表面积的提高和本征催化活性的改善使其获得了更低的析氢过电位。     

甲酸在Pt-Ru/GC电极上氧化的SERS研究

采用循环伏安(CV)法、计时电流法和电化学原位表面增强拉曼散射光谱(SERS)技术研究了甲酸在Pt-Ru/GC电极上的氧化行为, 发现甲酸在Pt-Ru/GC电极上与在粗糙Pt电极上一样, 也能自发解离出强吸附中间体CO和活性中间体—COO－. 从分子水平证实钌的加入有利于提高电极对甲酸的电催化氧化活性, 当镀液中Pt：Ru的摩尔比从10∶1变化到1∶1, CO的氧化峰电位从0.41 V负移至0.35 V, 约负移了60 mV. Pt-Ru/GC(1∶1)电极与粗糙Pt电极相比, CO在电极表面氧化完毕的电位亦负移了约200 mV. 该研究结果表明, 电化学原位表面增强拉曼散射光谱技术可望成为研究电催化反应机理的普适谱学工具.     

Ni/Ag2O/RuO2-Pt阴极制备与析氢性能

以三氯化钌和氯铂酸为源物质,用溶胶凝胶法制备Ni/Ag2O/RuO2-Pt复合阴极,研究了不同涂覆液AgNO3浓度和热处理温度对该阴极析氢性能的影响.采用SEM-EDS、XRD和XPS观察阴极的表面形貌、表征其组分,结果表明,Ni/Ag2O/RuO2-Pt复合阴极表面致密,粗糙度大且裂纹少.电化学测量表明,在11 mol.L-1NaOH(90℃)溶液、0.3 A.cm-2电流密度下,Ni/Ag2O/RuO2-Pt复合阴极的析氢电位比纯Ni电极正移484 mV;交换电流密度是纯Ni电极的10倍.该阴极制备工艺简单,析氢活性高,有望降低氯碱工业的能耗.     

聚灿烂甲酚蓝修饰玻碳电极的制备及电化学性质

在含灿烂甲酚蓝的磷酸缓冲溶液中,用循环伏安法扫描.在经预处理的玻碳电极上形成了聚合物薄膜.在-0.7V-+0.9V(vsSCE)的扫描电位范围和弱碱性介质中形成的薄膜具有较高电活性和稳定性.制备好的聚灿烂甲酚蓝修饰电极在磷酸缓冲溶液的循环伏安曲线有两对氧化还原峰,峰电位随pH升高而向负电位方向移动.该电极对NADH的电化学氧化有催化作用,使其氧化电位负移了270mV并增大了氧化峰电流.     

一种提高双氢青蒿素电化学检测分辨率的新方法

采用电化学方法研究了阳离子表面活性剂对双氢青蒿素(DHA)在银电极表面伏安行为的影响,并探讨了其电极界面的电化学机理。随着阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)的加入,DHA的还原峰电位发生明显的变化。当CTMAB的浓度为1.0×10-5mol/L时,DHA的峰电位正移了102 mV,活化能降低,DHA的过氧键更容易断裂。当CTMAB的浓度继续增大至7.0×10-4mol/L,DHA的峰电位负移了108 mV,活化能增大,DHA的过氧键更稳定。同时,还研究了酸度、温度和不同结构的阳离子表面活性剂对DHA伏安行为的影响,并提出其作用机制,从而建立一种提高DHA电化学检测分辨率的新方法。     

电沉积多孔复合Ni-P/LaNi5电极及其析氢电催化性能

采用复合电沉积制备了Ni-P/(LaNi₅+Al) 复合镀层, 然后将镀层浸泡在浓碱液中除铝, 成功得到多孔复合Ni-P/LaNi₅电极. 通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)仪等技术表征了电极的表面形貌、组成和相结构. 运用电化学线性伏安扫描(LSV)、恒电位电解、电化学阻抗谱(EIS)等手段研究了电极在20%(w) NaOH溶液中的析氢反应(HER)电催化性和稳定性. 结果表明, 与多孔Ni-P 电极相比, 多孔复合Ni-P/LaNi₅电极具有低的析氢过电位、高的比表面积和高的稳定性能; 多孔Ni-P/LaNi₅电极的析氢反应的表观活化自由能为35.44 kJ·mol^-1, 低于多孔Ni-P 的值(50.91 kJ·mol^-1).     

Ni-Co/RuO2复合电极的制备及其电催化析氢性能

采用快速凝固结合去合金化的方法制备纳米多孔Ni-Co合金,利用RuO_2对Ni-Co合金进行表面修饰,通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对多孔材料进行物相分析和形貌表征,并通过线性扫描伏安法、多电位阶跃法、交流阻抗法和恒电流电解法测试多孔电极的电催化析氢性能。结果表明,Ni-Co/RuO_2复合电极材料在50 mA·cm~(-2)电流密度下析氢过电位为180 mV,析氢过程由Volmer-Heyrovsky步骤控制,交换电流密度为4.42 mA·cm~(-2),经10 h恒电流电解后电位仅增加20 mV,表现出良好的析氢稳定性。     

LiCl-KCl熔盐体系中镨(Ⅲ)在镍电极上的电化学行为

采用循环伏安、方波伏安、计时电位和开路计时电位等电化学方法研究了Pr(Ⅲ)离子在共晶LiClKCl熔盐中Ni电极上的电化学行为及Pr-Ni合金化机理.结果表明,Pr(Ⅲ)离子的电化学还原过程为三电子转移的一步反应.与惰性Mo电极上的循环伏安曲线相比,Pr(Ⅲ)离子在活性Ni电极的循环伏安曲线上还出现了4对氧化还原峰,表明Pr(Ⅲ)离子在Ni电极上发生欠电位沉积,是由于生成不同的Pr-Ni金属间化合物.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜-能谱仪等对恒电位电解的产物进行了表征.结果表明,在不同电位下进行恒电位电解时,每个电位上只得到一种Pr-Ni金属间化合物,分别为Pr Ni2,Pr Ni3,Pr2Ni7和Pr Ni5.     

镍铜合金立方体纳米晶的脉冲电沉积及电催化析氢性能

以泡沫镍(NF)为基体, 采用常规脉冲伏安法合成了独立分相的金属Ni, Cu为主晶相、 平均粒径为70 nm的规则立方体结构镍铜合金电催化剂(NiCu/NF). 在电催化析氢反应中, NiCu/NF表现出优良的催化活性和优异的催化稳定性, 在电流密度为10 mA/cm ²时, 在1.0 mol/L KOH溶液中需要的析氢过电位仅为86 mV, 催化24 h的电位波动仅为12 mV. 二级复合纳米立方体结构使NiCu/NF展现出15.5倍于空白NF的电化学活性面积(ECSA), 为电催化反应提供了大量催化活性位点, 也为电极表面的电荷传输、 物质传递提供了充足的通道; Cu的引入以及NiO/Ni异质结的形成改善了邻近Ni原子的活性, 使镍基材料本征析氢活性得以改善, 三者协同促进了NiCu/NF电催化活性的提升. NiCu/NF电极在析氢过程中遵循Volmer-Heyrovsky机理, 反应速率由电极表面吸附氢原子的电化学脱附过程决定.     

纳米多孔Ni和NiO的制备及电催化析氧性能

采用快速凝固与脱合金相结合的方法制备了纳米多孔Ni, 经热处理氧化获得纳米多孔NiO, 利用X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附仪(BET)对纳米多孔Ni和NiO的物相、 形貌结构和孔径分布进行了表征, 并通过循环伏安、 稳态极化和电化学阻抗分析研究了电极的电催化析氧性能. 结果表明, 由Ni₃₀Al₇₀所得纳米多孔Ni具有多层次纳米多孔结构, 在10 mA/cm ²电流密度下析氧过电位仅为224 mV, 交换电流密度为0.63297 mA/cm ², 表观活化自由能为40.297 kJ/mol, 经1000次循环后, 过电位降低了5 mV(j=10 mA/cm ²), 表现出良好的催化稳定性和耐久性; 热处理氧化降低了NiO的比表面积与电化学活性面积, 平衡电位下扩散传质速率明显减小, 析氧活性较Ni电极有所下降.     

钛基PbO2+nano-WO3电极材料的复合共沉积及析氧活性

利用复合共沉积法,在涂有中间层SnO2-Sb2O5的Ti基体上制备了PbO2+nano-WO3复合电极材料.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和双电层电容法等对复合电极表面的组成、结构、形貌及有效电化学面积进行测试.结果表明,随着纳米WO3掺杂量逐渐增大,复合电极的表面粗糙度和孔隙率逐渐变大,电化学有效面积也随之增大;利用线性扫描及Tafel曲线等电化学测试方法研究了nano-WO3的掺杂对复合电极析氧活性的影响,结果表明,掺杂nano-WO3的复合电极较纯PbO2电极的析氧活性大幅提高,其起始析氧电位发生负移,析氧过电位下降,最大可降低近300 m V.     

稀土氧化物对二次锌电极性能的影响

应用阴极极化法在锌电极上覆盖一层稀土氢氧化物膜La(OH)3或Ce(OH)3,并用循环伏安、动电位极化、定电位阴极极化实验研究其电化学性能.结果表明,La(OH)3或Ce(OH)3膜能抑制锌酸根离子的迁移,提高析氢过电位,降低腐蚀电流密度并能抑制枝晶生长.SEM观测显示,稀土氧化物La2O3或CeO2改变了锌沉积形态,进而提高了锌酸钙电极的充放电循环性能.     

聚吡咯对Cu(II)的催化还原作用

以对甲苯磺酸钠为掺杂剂在不锈钢(SS)电极表面恒电位合成聚吡咯(PPy)修饰膜, 采用恒电位和动电位对Cu(II)的还原效果进行了研究, 并与不锈钢电极进行了对比. 结果表明, 由于聚吡咯的催化作用, 聚吡咯修饰电极对Cu(II)还原效率高于不锈钢电极; 聚吡咯膜对析氢有明显的抑制作用, 因此电流效率远远高于不锈钢电极, 这是采用聚吡咯进行电化学还原的明显优势. 通过在不同浓度Cu(II)酸性溶液中的循环伏安行为讨论了聚吡咯对Cu(II)的还原作用机理.     

吸附态和溶液相CO在Pt(110)电极上氧化过程的CV和in situ FTIRS 研究

应用电化学原位傅里叶变换红外反射光谱(in situ FTIRS)研究了酸性介质中Pt(110)单晶电极上吸附态CO(COad)和溶液相CO(COsol)的氧化过程.循环伏安测试表明,COsol氧化的峰电位比COad氧化的正移了168mV,其峰电流密度为后者的6.7倍.电化学原位红外光谱检测到CO主要生成线型的吸附态物种(COL),均匀分布在Pt(110)表面上.当溶液中不存在CO时,COL仅在电位高于0.15V才发生氧化.而且,该谱峰在其稳定吸附的电位区间内随电位增加蓝移,Stark系数为30cm-1·V-1;在COL发生氧化的电位区间,其谱峰强度随电位增加减小、峰位红移,线性变化率为-56cm-1·V-1.溶液中饱和CO时,原位红外光谱在-0.05V即可检测到CO2的存在,显示COL起始氧化的电位提前了200mV;电位高于-0.05V,该谱峰即发生红移,对应的线性变化率为-26.5cm-1·V-1.     

Pt/PAn/Ti电极的制备及对甲醛的电催化氧化

通过循环伏安的电化学方法在金属钛基体上先后进行苯胺的聚合和金属铂的电化学沉积,得到以金属钛为基体的聚苯胺载铂电极(Pt/PAn/Ti),并通过扫描电镜和循环伏安法对该电极进行了表征。通过研究甲醛在该电极上的电催化氧化行为,考察了载铂量对甲醛氧化效果的影响及PAn在电催化氧化甲醛的过程中所起的作用。结果表明,载铂量与甲醛的氧化有一定的关系,PAn的存在使得铂微粒分散程度更好,有效面积更大,与相同铂沉积量的Pt/Ti电极相比,甲醛在其上的正向扫描氧化峰电流密度增加了2.3倍,电位负移了40mV;反向扫描氧化峰电流密度增加了5倍,电位负移了30mV。同时,PAn的存在也增强了电极的抗中毒能力。