氢气泡模板法电沉积制备三维多孔铜薄膜

应用阴极析氢气泡模板法电沉积制备三维多孔铜薄膜,基础电解液组成为0.2 mol.dm-3CuSO4和1.5 mol.dm-3H2SO4.研究了电流密度(0.5~8.0 A.cm-2)、温度(20~70℃)、支持电解质(Na2SO4)以及添加剂HC l和聚乙二醇(PEG)等对薄膜的孔径大小和孔壁结构的影响.扫描电子显微镜(SEM)分析表明,降低镀液温度和添加Na2SO4、PEG都可降低孔径的大小,但对孔壁结构无影响.加入微量的氯离子可显著改变薄膜的孔壁结构,得到孔壁结构较为致密的三维多孔铜电极.循环伏安(CV)测试结果显示三维多孔铜薄膜电极在碱性条件下电氧化甲醇的电流密度比光滑铜电极提高了近20倍.     

氢气泡模板电沉积多孔金属镍薄膜

Porous nickel films have been successfully electrodeposited using cathodic hydrogen bubbles as a template. The influence of deposition parameters including concentration, temperature and current density on the films morphologies has been systematically studied. SEM results showed that increase in current density resulted in the deposits with higher pore density and smaller pore size. Both the pore size and thickness of the pore walls increased with the electrolyte temperature range from 20 to 60 ℃ when the other deposition parameters were fixed. Increasing the concentration of NiCl₂ or NH₄Cl in the electrolyte led to the thicker of the pore walls and declined pore size and density. The deposits displayed a dendritic morphology in cross-sectional SEM image. Electrochemical characterization of the porous nickel films after surface oxidation in 1.0 mol·L^-1 NaOH solution showed that specific capacitance as high as 7.2 F·g^-1 could be reached.     

氢气泡模板法制备多孔镍用于电催化氧化乙醇

多孔镍通过同时在水溶液中析出氢气及还原镍离子电沉积生成,其在强碱溶液中对乙醇表现出良好的电催化氧化效果。 在1 mol/L KOH溶液中,多孔镍的电极反应为准可逆的β-氢氧化镍与β-羟基氧化镍之间质子耦合电子转移。 循环伏安图显示峰值电流密度与电势扫描速度平方根成线性关系,据此计算可得多孔镍的质子扩散系数值为2.92×10^-8 cm²/s,其高于块状镍体系的质子扩散系数值约4个数量级,这可能由真实表面积增大导致。 循环伏安法和计时电流法用来表征多孔镍对乙醇的电催化氧化能力,相对于(220)镍电极,多孔镍表现出更高的催化效率,计时电流法测量的催化反应速率常数为7.17×10³ cm³/(mol·s)。     

AuPt合金泡沫膜的制备及其电催化性能研究

采用阴极共沉积氢气泡动态模板法成功地制备了AuPt合金薄膜,这种三维分级多孔结构是由连通的枝晶壁构成。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)分别对泡沫膜的形貌、物相、表面组成进行了表征。结果表明:由于多孔结构、电子效应和集合效应的影响,AuPt合金对甲酸的电催化氧化表现出高催化活性。     

多孔AuPd催化剂的制备及在甲酸制氢中的应用

利用氢泡动力学模板制备的AuPd泡沫在室温下对甲酸催化分解制氢具有很高的催化活性。三维多孔AuPd泡沫薄膜是由纳米枝晶构成的。高催化活性是由于纳米枝晶中存在大量的活性位点,如台阶、拐角、扭结和边缘,以及电子效应的影响。AuPd纳米泡沫膜催化剂除了具有较高的活性外,还具有很多优点。例如,在不需要有机添加剂和后处理的情况下,利用氢气泡模板在Ti衬底上可以快速地电沉积泡沫结构。将电沉积泡沫膜浸入HCOOH+HCOONa溶液中,氢气就产生,将电沉积膜拉出溶液,氢气就停止产生,氢气的生成容易受控制。催化剂易活化,活化过程只需将催化剂用水洗后、干燥或者在硫酸溶液中扫循环伏安即可。     

AgPd泡沫催化剂的制备及分解甲酸析氢性能研究

在室温条件下采用异相催化剂催化甲酸分解制备氢气受到研究者们的极大兴趣。本研究中,由枝晶构成的三维(3D)多孔AgPd泡沫对甲酸分解析氢具有高催化活性。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、投射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对三维多孔AgPd合金泡沫膜的形貌和结构特征进行了表征。这种高活性是由于该泡沫具有大量的活性位点,如台阶、拐角、扭结和边缘等特殊结构。除了高催化活性以外,这种合金泡沫可采用氢气泡模板法在5分钟之内快速沉积在Ti基底上,无需其他有机物的加入,制得的AgPd合金泡沫无需后处理,可以直接用来分解甲酸制氢。这种催化剂可随时控制氢气的产生,只需将合金泡沫从HCOOH+NaCOOH的混合溶液中拉出或者浸入即可。这种泡沫催化剂在水中清洗、晾干或者在H₂SO₄中扫CV就可以活化。     

氢气热处理活性炭表面模板法生长立方多孔银

通过氢气高温处理调控成型活性炭（MAC）的表面官能团及孔结构,然后先后吸附Cl^-和Ag⁺,以形成的立方AgCl作为牺牲模板,经MAC表面官能团还原制备出立方多孔银.用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征了产物的形貌和相结构,并用X射线光电子能谱（XPS）分析了成型活性炭不同处理阶段的表面官能团.研究了制备过程中氢气处理温度、Cl^-预吸附液的浓度、Ag⁺浓度及Ag⁺前驱体种类等对MAC表面生长银形貌的影响.结果表明,氢气预处理一方面可降低MAC表面含氧官能团的数量,调控MAC还原能力;另一方面可提高MAC比表面积,有利于Cl^-的吸附及AgCl模板的形核.通过氢气预处理,在合适的Cl^-,Ag⁺浓度及Ag⁺前驱体条件下,可在成型活性炭表面获得外形规整的立方多孔银.     

AuPd合金泡沫的制备及其电催化活性研究

采用氢气泡动态模板法成功地制备了多孔AuPd泡沫膜,这种三维分级多孔结构是由连通的枝晶壁构成。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学技术对泡沫膜进行了表征。循环伏安曲线结果表明AuPd催化剂对甲醇的电催化氧化具有高催化活性,催化活性的强弱主要是由Au:Pd之间的比率决定的。在这些AuPd催化剂里,Au_1Pd_1催化剂对甲醇的催化活性最强。     

模板法制备枝状Pt纳米线

一维纳米材料的制备是近年来纳米材料的研究热点. 利用具有纳米尺度的孔洞阵列模板沉积各种材料构筑纳米线的方法具有制备简便和成本较低等优点[1,2]. 常用的模板有多孔阳极氧化铝(AAO)、多孔硅和聚合物等, 其中AAO模板具有耐高温, 绝缘性好, 孔洞分布均匀, 孔径、孔深大小可控等特点, 是模板法研究的热点. 通过模板法电化学沉积制备各种金属纳米线已有很多报道[3～8], 本研究小组也曾报道了模板法电化学沉积Au等纳米线的制备及性质[9～12], 但用该方法制备的金属纳米线都为单一的线状结构. 组成当代大规模集成电路的基本器件一般具有3个或3个以上的电极. 单一的线状结构纳米线, 不能满足纳米电子学对纳米材料和纳米器件性能研究的需要. 在纳米器件的特性研究和探索中, 枝状或Y形纳米结的制备有重要的意义, 它是纳米器件从理论到实用化的必备条件. Sui等[13]用模板法成功制备了枝状碳纳米管, 但用AAO模板制备枝状金属纳米线的研究至今还未见报道. 本文通过控制铝片的阳极氧化条件, 先制备出具有分枝状孔洞结构的AAO模板, 再用电化学法沉积金属Pt, 实现了枝状Pt纳米线的可控生长. 这对其它金属枝状纳米线的制备以及进一步掺杂、构筑纳米原型器件等具有显著的实用价值.     

水滴模板法构筑蜂窝状有序多孔膜*

水滴模板法是利用凝结并自组织有序排列的水滴为模板构筑有序蜂窝状多孔薄膜的方法。这种方法具有方便、快速、廉价、作为模板的水滴可以自然蒸发而除去,且孔洞的尺寸可以通过改变相关的实验参数方便的进行调控的优点,因而近年来受到了人们的广泛关注。本文介绍了利用水滴模板法构筑有序多孔薄膜的实验方法,探讨了形成机理和相关实验条件对多孔薄膜结构的影响,并结合当前的研究热点针对多孔薄膜的进一步应用,着重综述了水滴模板法在不同性质的成膜材料体系的应用、多孔薄膜中亚有序结构的引入以及提高多孔薄膜稳定性的方法。最后,本文展望了利用水滴模板法构筑有序多孔薄膜这一研究领域的发展前景。     

氢气气泡模板电化学诱导沉积纳-微米二级结构钙磷盐生物材料的研究

生物材料的多孔结构对于植入后细胞的响应及其与机体组织的有效整合有着决定性的影响. 采用电化学沉积方法在钛基表面成功制备多孔钙磷盐及钙磷盐/蛋白质复合膜层. 本文选择合适的电解液浓度、温度、电流密度、时间和蛋白质添加剂等,可有效地控制钙磷盐晶体的形状、尺寸和柔韧性,并初步探讨了氢气气泡模板的作用机制. 研究结果表明,动态氢气气泡是一种有效的模板,可控制钙磷盐晶体的生长速度,成功构筑纳-微米二级结构钙磷盐生物材料.     

动态氢气泡/牺牲铜模板法制备蜂窝AuPtCu电催化剂用于甲酸氧化

微/纳多孔金属材料具有高比表面积等优点，在电化学等领域广受关注.本工作通过动态氢气泡模板法，在镀金玻璃碳电极（Au_pla/GCE）上电沉积三维蜂窝状多孔纳米AuPtCu （3DHPN-AuPtCu）复合材料，再阳极溶出Cu，制备了3DHPN-AuPt_Cu/Au_pla/GCE.采用循环伏安法（CV）、金相显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱和电感耦合等离子体-原子发射光谱等手段表征了相关修饰电极.所制3DHPN-AuPt_Cu/Au_pla/GCE在含0.2 mol/L HCOOH的0.5 mol/L H₂SO₄水溶液中，电催化氧化甲酸的峰电流密度为12.5 mA·cm_Pt^-2（CV，-0.3～1.0 V，50 mV/s），优于有关对照电极和很多已报道的Pt复合物修饰电极，表明通过这种动态氢气泡/牺牲铜双模板法可制备出电催化性能优异的金属蜂窝结构.     

以两亲性共聚物为模板溶胶-凝胶法制备WO3多孔薄膜及其 氢致变色特性的研究

报道了以六氯化钨为原料, 以两亲性的无规共聚物聚苯乙烯-co-聚烯丙醇(PS-co-PAAL)和三嵌段共聚物聚氧乙烯-b-聚氧丙烯-b-聚氧乙烯(PEO-b-PPO-b-PEO)为模板, 采用溶胶-凝胶法制备了WO3多孔薄膜. 利用热重分析仪(TGA)、粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等表征手段, 研究了模板和热处理温度对薄膜孔结构的影响; 并通过H2敏测试以及利用紫外可见分光光度计(UV), 研究了薄膜的氢敏性能和着色前后的透射光谱. 结果表明, 以无规共聚物PS-co-PAAL为模板制得的WO3薄膜, 经400 ℃热处理后, 可得到呈交联网状的多孔结构, 并表现出最佳的氢致变色性能.     

木糖-软模板水热法制备硼掺杂分级多孔炭球及其电化学性能

以D-木糖为炭源,月桂酸钠为模板剂,硼酸为掺杂剂,通过水热炭化方法制得硼掺杂分级多孔炭球（BPC_S）。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、N₂吸附-脱附测试、X射线光电子能谱（XPS）、顺磁共振波谱（EPR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）、X射线粉末衍射（XRD）、热重（TG）分析对样品进行表征。结果表明：月桂酸钠作为介孔造孔剂的同时,通过与D-木糖间的氢键作用使有机-有机自组装过程自发进行并形成窄尺寸分布（2~5 μm）规整炭球;硼酸在水热中催化炭源脱水降解,并以BC₃、BCO₂和BC₂O的形式掺杂在炭球上,掺硼后炭球与水表面接触角降低,润湿性提高。经CO₂活化、月桂酸钠高温分解以及胶质炭球的堆积分别产生微孔（0.5~1.2 nm）、介孔（3.14~35.00 nm）和大孔（60~146 nm）并形成分级结构。当硼酸加入量为0.927 5 g时多孔炭球（BPC_S-1）的电化学性能最佳,在6 mol·L^-1 KOH三电极体系中电流密度为0.5 A·g^-1时,比电容达287.12 F·g^-1;两电极体系中电流密度为0.5 A·g^-1时比电容达151.34 F·g^-1,能量密度达5.3 Wh·kg^-1;电流密度为5 A·g^-1时进行1 000次充放电循环,电容保持率仍达96.43%。     

Galvanostatically Deposited PtNi Thin-Films as Electrocatalysts for the Hydrogen Evolution Reaction

The synthesis of hybrid platinum materials is fundamental to enable alkaline water electrolysis for cost-effective H₂ generation. In this work, we have used a galvanostatic method to co-deposit PtNi films onto polycrystalline gold. The surface concentrations of Ni (Γ_Ni) and Pt (Γ_Pt) were calculated from electrochemical measurements; the Γ_Pt/Γ_Ni ratio and electrocatalytic activity of these materials towards hydrogen evolution reaction (HER) in 1 M KOH show a strong dependence on the current density pulse applied during the electrodeposition. Analysis of the Tafel parameters hints that, on these deposits, HER proceeds through a Volmer-Heyrovsky mechanism. The galvanostatically deposited PtNi layers present a high current output per Pt gram, 3199 A g_Pt⁻¹, which is significantly larger compared to other PtNi-based materials obtained by more extended and more complex synthesis methods.     

Electrodeposition of Three‐Dimensional Porous Platinum Film on Removable Polyaniline Template for High‐Performance Electroanalysis

Three‐dimensional porous platinum (Pt_por) films are prepared based on Pt electrodeposition on polyaniline (PANI) modified electrodes followed by selective dissolution of PANI with HNO₃. Electrochemical quartz crystal microbalance data suggest that the PANI‐H₂PtCl₆ interaction involves redox and coordination reactions, depending on the working potential. The Pt_por shows better electrocatalytic performance than the Pt/PANI and conventionally electrodeposited Pt. The Pt_por modified glassy carbon electrode (GCE) can electrocatalyze the oxidation of H₂O₂ with a sensitivity of 414 µA cm^?2 mM^?1 and a detection limit of 9 nM, and the chitosan‐glucose oxidase/Pt_por/GCE can sense glucose with a sensitivity of 93.4 µA cm^?2 mM^?1.