燃料电池用磺化聚苯乙烯膜降解机理及其复合膜的初步研究

对用磺化聚苯乙烯 (PSSA)膜组装的质子交换膜燃料电池 (PEMFC)进行寿命实验 ,通过高效液相色谱分析 PSSA膜电池寿命实验期间阴极和阳极侧的排水量 ,能谱分析电池寿命实验前后 PSSA膜断面 S元素含量的分布 ,红外光谱分析 PSSA膜结构的变化 ,根据分析结果推断出 PSSA膜的降解机理 .O2 在阴极还原时产生 H2 O2 中间产物 ,H2 O2 又与电池中微量的金属离子反应产生 HO· 和 HO2 · 等氧化性自由基 ,这些自由基进攻 PSSA膜 α碳上的叔氢而导致膜降解 .膜降解主要发生在电池阴极侧 ,降解过程中苯环和磺酸根同时从 PSSA膜上脱离 .根据 PSSA膜的降解机理设计了 PSSA-Nafion复合膜作为 PEMFC电解质 ,2 5μm厚的 Nafion1 0 1膜位于电池阴极侧 ,该复合膜组装的 PEMFC稳定操作 80 0 h以上电池性能未见明显下降     

空气阴极生物燃料电池电化学性能

为提高生物燃料电池(MFC)的输出功率, 降低内阻和有机物处理成本, 实验以空气电极为阴极, 泡沫镍(铁)为阳极,葡萄糖模拟废水为基质构建了直接空气阴极单室生物燃料电池, 考察了电池的电化学性能. 结果表明, MFC的开路电压为0.62 V, 内阻为33.8 Ω, 最大输出功率为700 mW·m-2 (4146 mW·m-3污水), 电子回收率20%. 放电曲线、循环伏安测试表明, MFC首次放电比容量和比能量分别为263 mAh·g-1 COD(化学需氧量)和77.3 mWh·g-1 COD, MFC充放电性能及稳定性均较好. 电化学交流阻抗谱(EIS)分析表明, 随放电时间的延长, 电池阻抗增大, 这是导致电池输出电压逐渐降低的原因之一. MFC运行8 h, COD的去除率为56.5%, 且COD的降解符合表观一级反应动力学.     

一种新型聚合物电解质的研制

合成了聚 (甲基丙烯酸甲酯 丙烯腈 甲基丙烯酸锂 ) (简记为PMAML)新型聚合物电解质基质材料 ,把它与聚偏氟乙烯 (PVDF)共混制备了凝胶化的聚合物电解质 .通过核磁共振波谱确定了PMAML的组份含量 ,并用扫描电镜观察了该聚合物基质膜的表面形貌 .利用交流阻抗技术测试了其电导率 ,室温下电导率可达2 5× 10 - 3S·cm- 1 .采用线性伏安扫描方法研究了该聚合物电解质的电化学稳定性 ,其电化学稳定窗口为4 5V .通过受限扩散实验测得电解质中离子的扩散系数为 8 12× 10 - 7cm2 ·s- 1 .组装的聚合物电解质锂离子电池首次充放电效率为 89% ,前 5次循环容量基本稳定 .     

自增湿阴极开放式PEMFC的温度调控

温度对自增湿阴极开放式质子交换膜燃料电池（PEMFC）的性能有着重要的影响. 依据自制的常压自增湿型PEMFC及温度控制设备搭建测试平台,测试了燃料电池在不同工作温度下的输出特性曲线-伏安曲线和功率输出曲线. 通过拟合得到了电极过程动力学参数,分析了工作温度影响电池性能的主要原因.     

Ru（bipy）3^2＋—CO3^2——SO3^2——KClO3体系化学发光法测定空气中的二氧化硫

提出了Ru(bipy) 2+ 3-CO 2- 3-SO 2- 3-KClO 3体系化学发光法测定溶液中亚硫酸盐的方法.SO 2- 3浓度与化学发光强度在1.0×10-7～1.0×10-4 mol/L 范围内成正比,检出限为8.76×10-8 mol/L,对1.0×10-4 mol/L SO2-3溶液6次测定的相对标准偏差为2.9%.该法用三乙醇胺作为吸收液,成功地用于测定空气中二氧化硫的含量,结果满意.     

空气中SO2 对直接甲醇燃料电池性能影响

直接甲醇燃料电池（DMFC）通常采用空气中氧气作为氧化剂,但空气中硫化物、氮化物等污染物会对电池性能造成影响. 本文采用恒流放电曲线、极化曲线、循环伏安扫描（CV）和电化学阻抗谱（EIS）等方法,研究SO₂对DMFC电池性能影响,分析其毒化作用机制. 研究表明,SO₂毒化导致催化剂电化学活性面积（ECSA）减小,氧还原反应（ORR）电荷转移电阻增大,从而造成DMFC电池开路电压和工作电压加速衰减,峰值功率密度减小. 进一步探究了三种恢复策略,空气吹扫与I-V变载操作都只能实现电池性能的部分恢复,CV扫描可完全恢复电池性能.     

银基陶瓷复合电极的电性能及其在固体氧化物燃料电池中的应用

银基陶瓷复合电极可望在中低温固体氧化物燃料电池(SOFCs)、含碳燃料SOFCs和固体氧化物电解池(SOECs)中得到广泛应用。为优选出银基陶瓷复合电极的成分,本研究采用YSZ(钇稳定化氧化锆)电解质,先将Ag-YSZ和Ag-GDC(掺钆氧化铈)材料制备成对称电极,测试其在空气下的阻抗谱,由此判断其作为阴极的性能;发现在相同的Ag含量时, Ag-YSZ的阴极极化电阻普遍低于Ag-GDC;当Ag的质量分数为65%时, Ag-YSZ的极化电阻最低,而对于Ag-GDC, Ag的质量分数是70%。然后采用空气中极化电阻最低的Ag-YSZ和Ag-GDC作为电极制备了SOFC单电池,并采用加湿氢气燃料对电池的电化学性能进行了测试。根据电池的阻抗谱数据,将极化阻抗的数值减去上述阴极阻抗的数值可得到阳极阻抗值,其结果和电池的输出特性均表明, Ag-GDC作为阳极的性能优于Ag-YSZ,即在本实验条件下, Ag-YSZ更适合用作阴极,而Ag-GDC更适合用作阳极。本研究不仅提供了关于银基复合电极材料的有用数据,还提供了一种测试SOFC阳极极化电阻的方法。     

OAP-H2O2-HRP酶促产物的固体电极法研究及应用

采用电化学方法和紫外-可见光谱法对邻氨基酚(OAP)-H2O2-辣根过氧化物酶(HRP)酶联免疫分析体系的反应产物进行了较为详细地研究.紫外-可见光谱实验表明HRP的加入极大地催化了H2O2氧化OAP的反应.循环伏安实验结果表明,其酶促产物在玻碳电极上发生可逆的氧化还原反应,峰电流与扫描速率的平方根成线性关系;微分脉冲伏安曲线表明酶促产物在-0.336 V左右(一8.0 B-R缓冲溶液中)产生了1个峰形良好的还原峰,峰电流随HRP浓度的增大而增大,借助此还原电流可用于测定HRP.用微分脉冲伏安法对酶促产物的测定条件进行了优化.在最佳条件下测定游离HRP的线性范围为8.0×10-11～4.0×10-9-g/mL.检出限为6.9×10-11g/mL.     

二氧化钛空心微球的合成及其光电化学性能

采用水热法合成了TiO2空心微球,并通过XRD、SEM、TEM对其结构和形貌进行了分析.将TiO2空心微球作为光阳极制作成染料敏化太阳电池,并进行光电化学性能测试.结果表明,电流-电压曲线测试表明以TiO2空心微球为光阳极的电池光电转换效率远高于以TiO2纳米晶为光阳极的电池;紫外-可见吸收光谱及电化学阻抗谱(EIS)显示TiO2空心微球的光吸收能力增强,电池的电荷转移阻抗更低,表明其空心的球体结构是其光电性能提高的主要原因.     

中温固体氧化物燃料电池Pr1.2Sr0.8NiO4阴极材料的制备、结构和性能

以相应的氧化物粉末和盐为原料,通过甘氨酸-硝酸盐法合成出了中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)Pr1.2Sr0.8NiO4(PSNO)阴极原料粉体,并制备出了烧结体试样.采用X射线衍射(XRD)分析对所合成粉体的相组成进行了分析,分别采用热膨胀仪和四端子法对PSNO烧结体试样的热膨胀系数和电导率进行了测定,同时对该阴极材料与Sm0.2Ce0.8O1.9(sco)电解质材料的电化学阻抗谱(EIS)进行了测试分析以SCO作电解质,分别以NiO/SCO和PSNO作阳极和阴极材料,制备出固体氧化物燃料单电池,并对其性能进行测试.实验结果表明,通过甘氨酸-硝酸盐法,在1050℃以上煅烧前驱体,可以获得具有K2NiF4结构的PSNO粉体.所制备的PSNO烧结体试样在200-800℃间的热膨胀系数约为12×10-6 K-1,在450℃下的电导率约为155 S· cm-1,在400-800℃,平均电导活化能为0.034 eV.电化学阻抗谱分析结果表明,在700 ℃下PSNO阴极和SCO电解质间的比表面阻抗(ASR)为0.37Ω·cm2,而Ni-SCO/SCO/PSNO单电池的比表面阻抗为0.61Ω·cm2;所制备的SOFC单电池在800℃下的输出功率为288 mW· cm-2,开路电压为0.75 V.本研究的初步结果表明PSNO 材料是一种综合性能较为优良的新型巾温固体氧化物燃料电池阴极材料.     

基于石墨烯基复合物和聚天青Ⅰ的HRP传感器检测有机过氧化物的研究

利用电化学还原氧化石墨烯(GO)的方法将石墨烯(rGO)固定在电极表面上,然后电沉积氢氧化铜和氢氧化镍复合物,构成石墨烯/金属氢氧化物复合纳米材料修饰的玻碳电极(GCE),并通过电聚合天青Ⅰ将辣根过氧化酶(HRP)固定在GCE/rGO/Cu(OH)_2-Ni(OH)_2表面,制得GCE/rGO/Cu(OH)_2-Ni(OH)_2/HRP-PA。对石墨烯/金属氢氧化物复合纳米材料进行了SEM和能谱表征。通过电化学阻抗法和循环伏安法对传感器的制备过程和电化学性能进行了研究,并进一步分别对过氧化氢叔丁基(BHP)及过氧化氢异丙苯(CHP)进行了分析测定。该传感器对BHP和CHP具有良好的检测效果,在2.0×10~(-5)~9.2×10~(-4)mol/L范围内响应电流与BHP浓度呈良好的线性关系,检出限为9.9×10~(-6)mol/L;在3.0×10~(-6)~1.0×10~(-4)mol/L范围内响应电流与CHP浓度呈良好的线性关系,检出限为6.9×10~(-7)mol/L。     

7-甲基鸟苷在玻碳电极上的伏安行为研究

研究了修饰核苷7-甲基鸟苷(7-Methylguanosine)的电化学行为及测定方法.在pH 1.98的B-R缓冲液中,用循环伏安法(CV),线性扫描伏安法(LSV)、微分脉冲伏安法(DPV)等现代电化学技术研究7-甲基鸟苷在玻碳电极(GCE)上的伏安行为.实验表明,7-甲基鸟苷在 1.036 V(vs.SCE)电位处产生一个阳极氧化峰,峰电流与7-甲基鸟苷的浓度在5.0×10-5-2.0×10-6mol/L范围内呈良好的线性关系,最低检测限(D=2σ/K)为4.1×10-7mol/L.并用恒电位库仑电解法等方法对其氧化机理进行了较为详细的探讨,得到了可能的电极反应机理:7-甲基鸟苷在玻碳电极上的电极反应是属于失1质子和2电子的不可逆的氧化反应.     

CO2在铜电极上的电还原行为

对常温常压下的MeCN, DMF和DMSO等3种有机溶剂中的CO2的电还原反应行为进行了研究, 求得了传递系数和扩散系数, 并证明了在MeCN, DMF和DMSO中, CO2的还原反应是受扩散控制的不可逆过程.     

新颖的TiO2@C核壳结构纳米纤维阵列电极制备及其在电化学传感器中的应用

本文提出以金属钛为基底, 在丙酮蒸气和无催化剂条件下, 通过高温反应, 直接在金属钛片上一步合成出具有核壳结构的TiO2@C纳米纤维阵列. 由于TiO2@C纳米纤维阵列在金属钛片上分布均一, 与金属钛基底有良好的结合力和电接触性能, 可直接作为电化学传感器电极. 进一步的电化学检测表明, 该电极对铁氰化钾及多巴胺等物质有良好的电化学响应, 对多巴胺检测灵敏度高, 响应的线性范围为1.0×10-7~1.0×10-4 mol/L, 检测限达2.45×10-8 mol/L. 该电极有望在生物传感、环境分析及药物分析等领域发挥重要作用.     

新型聚中性红膜修饰碳糊电极的制备、表征及应用

运用一种新型的化学引发-电聚合方式将中性红膜固定到碳糊电极表面,制备出聚中性红薄膜修饰碳糊电极(PNR/CPE)。利用循环伏安法(CV)和交流阻抗谱(EIS)对修饰电极的电化学性能进行研究,借助于扫描电子显微镜(SEM)对修饰电极表面进行表征,并采用红外吸收光谱法(IR)和紫外可见吸收光谱法(UV-Vis)对PNR薄膜结构进行测试。结果表明,中性红成功地固定在碳糊电极表面,修饰电极的表面呈现特定的立体化结构,表面的电活性位点增多,电催化性能增大。在优化条件下,将该电极应用于鲱鱼精DNA(hs DNA)的检测,PNR电极上出现了1对较强的氧化还原峰,峰电流与其浓度在1.0×10~(-6)~8.0×10~(-5)mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为1.0×10~(-7)mol/L。     

基于DNA四面体纳米结构探针的电化学生物传感器检测DNA甲基化

该文以DNA四面体纳米结构探针(TSP)为捕获探针,将辣根过氧化物酶标记的IgG抗体结合在纳米金颗粒表面(AuNPs-IgG-HRP)作为信号分子,构建了一种新型DNA甲基化电化学传感器。利用一步热变性法组装成TSP后,通过Au—S键固定在修饰纳米金颗粒的金电极表面,经过靶标DNA杂交、5-甲基胞嘧啶(5-mc)抗体及AuNPs-IgG-HRP结合后,用差分脉冲伏安法(DPV)进行检测。采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对修饰电极的构建过程进行电化学表征。探究了杂交时间、5-mc抗体浓度、IgG-HRP加入体积、氢醌(HQ)和过氧化氢(H2O2)浓度对传感器的影响。在最佳条件下,该传感器对甲基化DNA的线性响应范围为1.0×10-15~1.0×10-10 mol/L,检出限(S/N=3)为4.4×10-16 mol/L。该传感器具有良好的选择性和稳定性,为DNA甲基化检测提供了新方法。     

A Simple and Efficient Electrochemical Sensor for Electrocatalytic Reduction of Nitrite Based on Poly(4‐aminoacetanilide) Film Using Carbon Paste Electrode

In this study, the electrochemical reduction of nitrite was investigated on poly(4‐aminoacetanilide) (PPAA) forming by cyclic voltammetry at the surface of carbon paste electrode. The electrochemical properties of the modified electrode have been studied by cyclic voltammetry and double potential step chronoamperometry. Results showed that in the optimum condition (pH = 0.00) the reduction of nitrite occurred at a potential about 667 mV more positive than that unmodified carbon paste electrode. This amount of electrocatalytic ability is high compared with other electrocatalysts. Using a chronoamperometric method, the catalytic rate constant (k) was calculated 8.4 × 10⁴ cm³ mol^‐1 s^‐1. Also, the electrocatalytic reduction peak currents was found to be linear with the nitrite concentration in the ranges of 5 × 10^‐4 M to 2.5 × 10^‐2 M and 2 × 10^‐5 M to 7 × 10^‐3 M with detection limits (2σ) were determined as 4.5 × 10^‐4 M and 1 × 10^‐5 M by cyclic voltammetry (CV) and hydrodynamic amperometry methods respectively. Recovery experiments exhibit the satisfactory results.     

基于L-半胱氨酸/CdTe量子点修饰电极的电化学传感器的制备及其对Pb~(2+)的检测

成功制备了由L-半胱氨酸和CdTe量子点作为修饰材料的电化学传感器并用于水体中Pb~(2+)的检测。巯基丙酸修饰的CdTe量子点通过水相合成,表面含有大量羧基,与L-半胱氨酸表面的氨基形成酰胺键,修饰于金电极表面。通过荧光分光光度计、透射电子显微镜、红外光谱、X射线衍射对L-Cys/CdTe QDs复合材料进行表征。采用循环伏安法(CV)研究了L-Cys/CdTe QDs修饰成分在金电极上的电化学性能及CdTe量子点的最佳自组装时间。采用差分脉冲溶出伏安法(DPSV)研究了铅离子在修饰电极上的电化学行为。在优化实验条件下,Pb~(2+)浓度在1.0×10~(-6)~1.0×10~(-2) mol/L范围内与其峰电流呈良好的线性关系,相关系数(r2)为0.993 8,检出限(3σ,n=5)为4.0×10~(-7) mol/L。该传感器具有良好的重现性和稳定性,有望用于实际水样中铅离子的检测。     

还原氧化石墨烯-多壁碳纳米管复合膜负载金纳米粒子修饰玻碳电极检测双酚A

以水合肼为还原剂,采用均相还原法制备还原氧化石墨烯-多壁碳纳米管复合材料(rGO-MWCNTs),通过滴涂法将其修饰到玻碳电极(GCE)表面.以此复合材料为载体,采用电化学方法制备了金纳米粒子-还原氧化石墨烯-多壁碳纳米管复合膜修饰电极(AuNPs-rGO-MWCNTs/GCE).通过扫描电镜(SEM)、EDS能谱技术和电化学方法对此电极进行了表征.研究了双酚A在修饰电极上的电化学行为.结果表明,此电极对双酚A的电极过程具有良好的电化学活性,在0.10 mol/L PBS溶液(pH 7.0)中,微分脉冲伏安法测定双酚A的线性范围为5.0 × 10-9~1.0 × 10-7 mol/L和1.0 × 10-7~2.0 × 10-5 mol/L,检出限为1.0 ×10-9 mol/L(S/N=3). 将此电极用于模拟水样和超市购物小票样品中双酚A含量的测定,加标回收率分别为97%~110%和98%~104%.     

Polarographic behaviour and hydrolysis of midazolam and its metabolites

The electrochemical behaviour of midazolam [7-chloro-5-(o-fluorophenyl)-3H-(2′- methyllimidazo) [1,5-a]-benzodiazepine was studied by polarography and cyclic voltammetry. The irreversible two-electron were is not strongly affected by the imidazole ring or the 5-o-fluorophenyl substituent, but the latter increases the rate of the hydrolysis in acidic media. Kinetic parameters are evaluated for midazolam and three of its hydroxylated metabolites. The hydrolysis is a first-order reaction initially but becomes second order. The 3-hydroxy matabolites are more easily hydrolyzed than midazolam. Midazolam (10^?4–10^?7 M) can be quanitified by using differential-pulse polarography; the detection limit is 6 × 10^?8 M.