镧掺杂碱性锌合金电极的制备及其电化学性能研究

运用脉冲电沉积技术,将Zn2+,Pb2+,Bi3+,La3+共沉积制备多元合金,以此来改善锌电极的电化学性能。利用XRD,SEM和EDS对多元合金进行了结构表征,结果显示共沉积Pb,Bi,La元素进入了锌中形成置换型固溶体。通过极化曲线、塔菲尔曲线、循环伏安曲线、交流阻抗谱和充放电循环实验,研究了共沉积元素对锌电极在6 mol.L-1KOH溶液中电化学性能的影响,结果表明Zn-Pb-La-Bi四元合金电极的腐蚀电流为107.68 mA,致钝电流为68.85 mA,与锌电极相比,腐蚀程度降低了66.834%,阴阳极峰电流的衰减最慢,电化学阻抗也较大。以Zn-Pb-La-Bi四元合金粉为负极或锌粉为负极,组装二次碱性锌镍电池,充放电循环实验表明,最高容量分别为130.8,121.8 mAh.g-1,循环20次,电池衰减百分数分别为2.68%,6.65%。结果表明本文制备的8种合金电极的综合性能顺序为Zn-Pb-La-Bi>Zn-Bi-La>Zn-Pb-Bi>Zn-Pb-La>Zn-Bi>Zn-La>Zn>Zn-Pb,综合性能最佳的Zn-Pb-La-Bi合金有望代替汞齐化锌用作二次碱性锌镍电池负极。     

纳米铜修饰三维锌网电极的制备及锌离子电池负极的电化学性能

设计构建了纳米铜修饰的三维锌网电极(Nano Cu@3D Zn Mesh, 简称3D Cu-Zn电极), 并将其作为锌沉积的宿主材料用作锌离子电池的负极, 获得了稳定的、 具有长循环寿命的锌负极材料. 3D Cu-Zn电极的三维(3D)锌网骨架和表面均匀分布的3D树枝状纳米铜可以降低局部电流密度, 并为锌的沉积提供结构支撑和容纳空间. 锌网表面具有的较强锌结合能力的铜和后续原位形成的铜锌合金, 可以有效降低锌形核的过电势, 并作为均匀分布的形核位点引导锌的均匀成核和沉积. 这种3D Cu-Zn电极宿主材料表现出较低的形核过电势和界面阻抗, 并在对称电池中表现出优异的循环稳定性, 在0.5 mA/cm²的电流密度下可以稳定循环超过1100 h. 3D Cu-Zn电极与MnO₂组装的全电池表现出更小的极化、 良好的倍率性能和循环性能.     

α型和β型PbO2正极的充放电性能比较

利用化学合成法分别制得α-PbO2和β-PbO2样品,采用XRD、SEM表征与观察两种不同晶型的PbO2样品.由两种晶型PbO2粉末做成铅酸电池的活性正极,采用循环伏安、恒电流充放电以及电化学阻抗谱等电化学方法研究了其电化学性能.结果表明,α-PbO2电极的放电容量较低,β-PbO2电极的放电容量较高,两种晶型PbO2粉末按不同配比制成复合电极有利于提高铅酸电池正极的充放电性能.     

纯锌电极上的表面增强拉曼光谱研究

通过化学刻蚀、电化学沉积和电化学氧化还原等粗糙方法,寻找合适的条件对锌电极表面进行预处理,以期获得吡啶在纯锌电极上的表面增强拉曼光谱(SERS).实验证明,电化学氧化还原处理是最佳的选择.以0.5mol/LNaClO4中性溶液作为电解质溶液,分别进行电化学氧化还原循环和电位阶跃两种处理.结果表明,将还原电位和氧化电位分别控制在-1.6和-0.7V时,利用共焦显微拉曼系统成功地得到了粗糙锌电极表面吸附吡啶的SERS信号.     

基底材料对脉冲电流法制备的聚苯胺膜性能的影响

本文采用脉冲电流法(PGM)在不同的基底材料表面沉积PANI, 通过平均电位\|时间曲线及扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了基底材料对PGM法制备PANI的影响; 并采用循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)研究了不同电极材料表面PANI的电化学性能.     

锂离子电池薄膜锡负极材料的制备及容量衰减机理研究

以电镀的方法在铜基底上沉积薄膜锡作为锂离子电池负极材料. 运用X射线衍射、扫描电镜、电化学循环伏安、电化学充放电和交流阻抗等多种方法对其结构和性能进行表征和研究. 结果表明所制备的薄膜锡电极主要为四方晶系结构, 其初始放电(嵌锂)容量为709 mAh•g^－1, 充电(脱锂)容量为561 mAh•g^－1. 电化学循环伏安研究发现在嵌/脱锂过程中薄膜锡经历了多种相变过程. 电化学阻抗谱结果说明, 首次嵌锂过程中当电极电位达到1.2 V在电极表面形成SEI膜, 而当电极电位低于0.4 V表面SEI膜出现破裂, 归因于体积膨胀所致. SEM研究表明30次充放电循环后薄膜锡负极出现龟裂现象.     

Pd/Mm(富铈稀土)薄膜电极在KOH溶液中的电化学行为

利用磁控溅射法制备了Pd/Mm(Mischmetal)混合稀土薄膜,采用X射线衍射、AFM及循环伏安和交流阻抗谱等电化学测试技术研究了Pd/Mm稀土薄膜的晶体结构、表面形貌及其在KOH溶液中的电化学行为.结果表明,Pd/Mm薄膜表面的Pd层由纳米级的孤岛状颗粒构成,颗粒大小为100～200 nm.循环伏安法研究表明,氢的电化学氧化和还原均通过表面Pd金属层进行.Pd/Mm稀土薄膜电极的交流阻抗图由两个容抗弧组成,低频区的容抗弧对应氢在电极中的固态扩散过程,而高频段的容抗弧对应氢在电极表面的电化学还原过程,其中氢在薄膜电极内部的扩散是速率控制步骤.     

活性炭表面性质对氧气扩散电极电催化性能的影响

 分别采用硝酸和空气氧化处理制得具有不同表面性质的粉末活性炭,并以此为催化层材料制成炭基氧气扩散电极,测定了不同电极的极化曲线和电化学阻抗谱. N2物理吸附和He程序升温脱附(He-TPD)研究表明,硝酸处理对活性炭孔结构的影响较小,但可使其表面含氧基团明显增加; 而空气氧化处理则会导致活性炭的中孔面积和孔容显著增大,但对表面含氧基团的影响较小. 极化曲线和电化学阻抗谱研究发现,当活性炭的孔结构相近时,电极的催化性能随着表面含氧基团的增多而急剧下降; 当活性炭表面含氧基团的量相近时,中孔孔容增大将导致电极催化性能的恶化. 与活性炭表面含氧基团相比,孔结构对氧气扩散电极的电化学性能具有更显著的影响.     

锌铋合金电极在溶胶电解液中的电化学行为

锌电极的自腐蚀速率, 持续放电下的阳极溶解速率和电极钝化的难易程度是碱性电池性能的重要电化学参数. 本文应用线性极化、恒流放电等电化学实验方法研究了电解液中添加Carbopol树脂以及电极中添加Bi对锌电极电化学行为的影响. 并应用金相显微镜和环境扫描电子显微镜(ESEM)对锌电极和锌铋合金电极浸蚀及放电后的形貌进行了表征. 结果表明: 电解液中添加适量的Carbopol树脂可明显提高电极的极化电阻, 显著降低电极的自腐蚀速率; 阳极的溶解电位出现不同程度的正移, 阳极过电位显著增大且大电流密度放电时较明显促进电极钝化. 锌电极中添加一定量的Bi对改善电极表面氧化物膜的沉积形貌和电极表面固液界面的传质条件, 减小电极的自腐蚀速率, 抑制电极自腐蚀等方面具有显著作用.     

模拟水中铜镍合金B10耐蚀性的光电化学研究

采用循环伏安、光电化学和电化学阻抗谱技术对模拟水中铜镍合金B10的腐蚀行为进行了研究.在电位从正往负向扫描中 B10表面膜显示p-型光响应,光响应来自电极表面的Cu2O层,但最大光电流比硼砂-硼酸中的要低。B10电极的耐蚀性能随着溶液中Cl-、SO42-和S2-浓度及pH的增加而降低。温度的升高会导致光电流由p-型转为n-型,耐蚀性能急剧下降。电化学阻抗谱测量结果与光电化学方法得到的结果相一致。     

添加剂氟代乙烯碳酸酯对锂离子电池低温性能影响的机制研究

本文通过磷酸铁锂/碳电池研究了电解液添加剂氟代乙烯碳酸酯（FEC）对电池低温性能的影响. 电池充放电实验证明,FEC添加剂能够在负极表面形成良好的固体电解质界面层（SEI）. 电解液中添加5% FEC后,电池-40 ^oC低温放电容量保持率可以从31.7%提高至43.7%,还提高了电池放电电压平台. 交流阻抗测试表明,FEC的加入能够有效降低电池的界面传荷阻抗（R_ct）. 参比电极测试表明,其主要是降低了碳负极的低温极化.     

Electrochemical insertion of magnesium ions into V2O5 from aprotic electrolytes with varied water content

The electrochemical performance of V2O5 has been studied in propylene carbonate (PC)-containing magnesium perchlorate [Mg(ClO4)2] electrolytes in view of their application as positive electrode in the rechargeable magnesium batteries. V2O5 exhibited good properties in hosting magnesium ions and its electrochemical performance depended on the amount of H2O in the electrolytes. The highest first discharge specific capacities of V2O5 electrode was up to 158.6 mAh/g in 1 mol dm(-3) Mg(ClO4)2 + 1.79 mol dm(-3) H2O/PC electrolytes. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and charging-discharging tests showed that a reasonable amount of H2O in the electrolyte solution facilitated the electrochemical performance of V2O5 electrodes.     

纳米氧化铜掺杂对储氢合金电极性能的影响

采用纳米氧化铜作为添加剂制备储氢合金电极, 考察了氧化铜对储氢合金电池储备容量的调节作用, 分析了掺杂后电极及电池质量的变化, 研究了掺杂合金电极的电化学性能, 并用SEM、EIS、CV等方法分析了反应的电化学机理. CV、SEM结果表明, 氧化铜在首次充电过程中被还原成低价态沉积在合金颗粒表面, 由于氧化铜比容量远大于合金, 可以通过掺杂氧化铜调节合金的储备容量. 电化学测试结果表明, 掺杂合金电极具有更好的高倍率充放电能力和循环性能. EIS分析结果表明, 掺杂合金电极导电性增强, 电化学活性提高.     

镧掺杂的二氧化锰/碳纳米管电化学超级电容器复合电极

尽管在二氧化锰/多壁碳纳米管（MnO₂/MWCNTs）上获得了较高的比电容,低电导率仍是制约MnO₂担载量或膜厚度提高的主要障碍.另一个问题是MnO₂/MWCNTs的循环稳定性远低于活性炭.所以截止到目前这一新型材料的应用仍然受到很大的限制.本文采用原位还原的方法制备镧掺杂二氧化锰/多壁碳纳米管电化学超级电容器复合电极材料.分别通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外（FTIR）光谱等技术对这些复合材料的形貌与结构进行了分析.采用循环伏安法、恒电流充放电法和交流阻抗法对其进行了电化学性能的研究.研究结果表明,通过还原MnO₄^-可以在MWCNTs上形成La掺杂MnO₂复合材料.La掺杂降低了复合电极的电阻,这是因为La的引入可以增大MnO₂的晶格缺陷,从而提高材料的电导率以及电极的电化学性能.因此La掺杂是克服MnO₂本征导电性差的有效途径之一.掺杂La可以在不增大电极电阻的情况下提高MnO₂的担载量或膜厚度.La掺杂的更重要的作用是使以MnO₂/MWCNTs作电极的对称电化学超级电容器的循环性能得到显著改善.此外,La掺杂也使复合电极的比电容得到一定程度的提高.     

马来酸在多孔铅锌电极上电还原特性

在甲磺酸镀液中电沉积Pb-Zn镀层,然后用体积分数为10%的H2SO4腐蚀镀层,使镀层中的Zn脱溶,成功得到多孔Pb-Zn电极,该镀层由铅(Fm3m)和锌（P63/mmc）的混合物组成。 采用循环伏安、阴极极化、计时电量及电化学阻抗等方法,研究了马来酸在多孔Pb-Zn电极和Pb电极上的电化学还原特性。 结果表明,马来酸在电极上先发生吸附,然后进行不可逆电子传递反应;马来酸在Pb电极和多孔Pb-Zn电极上还原的扩散系数分别为1.2×10-7和1.7×10-7 cm2/s;随着温度升高,马来酸在Pb电极上表观交换电流密度稳定性不如多孔Pb-Zn电极,多孔Pb-Zn电极上马来酸在低温处i0与温度呈线性关系,从50 ℃开始,i0急剧增加,至65 ℃,i0迅速下降,其在多孔Pb-Zn电极上电还原在50～60 ℃最好。 马来酸在多孔Pb-Zn电极比相应的Pb电极上具有更高的电催化活性。     

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。     

季铵盐掺杂聚苯胺电极的电容性能

采用循环伏安法,在铂电极表面聚合制备了季铵盐[CnH2n+1N(CH3)3]Cl(n=12,14,16,18)掺杂的聚苯胺修饰电极。 利用扫描电子显微镜、红外光谱以及X射线衍射对复合电极的表面形貌和结构进行了表征。 用循环伏安法、交流阻抗和恒电流充放电测试对电极的电化学性质和电容行为进行了系统研究。 结果表明,其中[C18H37N(CH3)3]Cl季铵盐掺杂的聚苯胺复合电极比表面积大,电容性能好,在2×10-3 A的充电电流下,初始比电容高达329.6 F/g,未掺杂电极比电容为199.0 F/g。 而且,复合电极的循环稳定性良好,经30次循环后比电容保持为252.4 F/g。     

交流阻抗法研究四羧基酞菁锌掺杂的二氧化钛半导体电极

用电沉积和丝网印刷法制备了纳米二氧化钛膜电极及四羧基酞菁锌(ZnPcTc)掺杂的多孔纳米二氧化钛半导体电极. 采用交流阻抗法(EIS)对二氧化钛膜的电子传输性能以及界面性质进行了表征, 确定了各阻抗弧对应的电极过程. 采用合理的模型计算了电极的电子传输动力学参数. 结果表明, 掺杂ZnPcTc后, 膜电阻明显降低, 且电极-电解液界面电容有所增大, 有利于TiO2电极在染料敏化太阳能电池器件中的应用.     

Electrochemical behaviour of carbon paste electrodes enriched with tin oxide nanoparticles using voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy

The effect of the SnO(2) nanoparticles (SNPs) on the behaviour of voltammetric carbon paste electrodes were studied for possible use of this material in biosensor development. The electrochemical behaviour of SNP modified carbon paste electrodes (CPE) was first investigated by using cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques. The performance of the SNP modified electrodes were compared to those of unmodified ones and the parameters affecting the response of the modified electrode were optimized. The SNP modified electrodes were then tested for the electrochemical sensing of DNA purine base adenine to explore their further development in biosensor applications.     

ZnO-Bi2O3二元陶瓷粉体电化学行为研究

采用电化学阻抗谱和电位-电容测试及Mott-Schottky分析技术研究了ZnO-Bi2O3粉体电极在0.5 mol/L NaCl溶液中的电化学行为. 研究表明, ZnO-Bi2O3粉体表现为n型半导体; 随着Bi2O3含量的增加或混合时间的延长, 粉体的阻抗增大, 空间电荷层电容Csc减小, 载流子浓度ND减小; 经高温烧结成二元压敏陶瓷, 随着混合时间的延长, 电阻片综合电性能越好. 该方法可有效评价二元陶瓷粉体混合均匀性.