脉冲电沉积抑制锂枝晶生成的研究

采用脉冲充电方法替代传统充电方法,研究了在有机电解液 0.5 mol·L^-1 LiBr/PC (碳酸丙烯酯)中,在铜电极上沉积锂的表面变化. 扫描电镜观测结果显示,在传统直流充电时电极表面明显地出现了枝晶,而使用脉冲充电时能够抑制枝晶的生长. 交流阻抗测试结果显示,在占空比为 0.5 时,沉积锂表面固体电解质界面(solid electrolyte interphase,SEI)膜电阻最大,沉积锂表面枝晶较少;单次脉冲电沉积时间过长,会使沉积锂表面 SEI 膜电阻减小,沉积锂表面枝晶增加;电流密度大于等于 2 mA·cm^-2时,脉冲电沉积可有效抑制枝晶生长.     

具有多级复合孔TiO_2薄膜的合成及吸附DNA的性能

本文以高分子聚合物(F127)为模板, 以强疏水的1,3,5-三甲基苯为有机添加物, 通过旋转覆膜的方法制备出具有多级复合孔的二氧化钛晶体薄膜, 并采用TEM和SEM对样品结构进行了分析, 同时考察了这种薄膜对DNA分子的吸附性能.     

Magnetic properties of Terfenol-D film on a compliant substrate

Substrate thickness effects on the magnetization and magnetostriction of Terfenol-D films was studied by using a nonlinear constitutive model combined with the Timosheko elastic theory. Results show that characteristics of Terfenol-D films on compliant substrates are different from those of their bulk counterpart. Tunable properties can be obtained by adjusting the film/substrate thickness ratio.     

电子功能外延薄膜的电沉积

电沉积作为一种在温和条件下从溶液中合成材料的技术已被广泛应用于在导体和半导体基底表面合成各种功能材料。电沉积一般由人为施加于基底的电刺激（如：施加电位/电流）来触发。这种电刺激通过氧化或还原靠近基底表面的溶液层内部的离子、 分子或配合物从而使该溶液层偏离其热力学平衡状态,随后引起目标产物在基底表面的沉积。在电沉积过程中, 许多实验参数都可能从不同的方面对沉积物的物化性质造成影响。迄今为止,已通过电沉积制备出多种单质（包括金属和非金属单质）、 化合物（例如：金属氧化物、金属氢氧化物、 金属硫化物等）以及复合材料。电沉积制备的这些材料大多为多晶、 织构或外延薄膜的形式。其中, 外延薄膜是一种具有特定的面外和面内晶体生长取向且其晶体取向受基底控制的类单晶薄膜。由于外延薄膜中高度有序的原子排列,它们常呈现出独特的电磁性质。本文总结了常见的电沉积合成路线及影响沉积物外延生长的关键实验因素。此外, 本文简要介绍了用于表征外延薄膜的技术。最后, 本文还讨论了一些采用电沉积制备的具有特殊电子、 电磁及光电特性的功能外延薄膜。     

分散溶剂对PEMFC催化层中超薄Nafion离聚物质子传导的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化应用的瓶颈仍然是贵金属催化剂导致的成本问题。然而,目前对于催化层中纳米尺度全氟磺酸离聚物(以Nafion为代表)薄膜中质子传导的问题研究不足,无法完善三相界面的成型规律,进而指导催化层设计。在催化层浆料制备过程中,分散溶剂对Nafion的分散形态有直接影响,可能对催化层成型后附着在催化剂颗粒表面Nafion薄膜的微观结构有潜在影响,进而影响Nafion薄膜的质子传导能力。因此,在本文中利用分子自组装技术模拟催化层离聚物薄膜的聚集过程,于模型基底上制备厚度精确可控的纳米尺度Nafion薄膜,并通过微观测试表征技术探索并建立纳米尺度Nafion离聚物的微观结构模型,阐明分散溶剂对Nafion薄膜微观结构及质子传导的影响。研究发现Nafion薄膜在纳米尺度下的质子电导率比体相膜的质子电导率低一个数量级,使用介电常数较小的醇类溶剂可以使Nafion薄膜形成更有利于质子传导的微观结构,使Nafion薄膜的质子电导率得到提高。相关研究结果为优化PEMFC催化层结构,改善PEMFC催化层中质子传导问题提供给了依据。     

丙烯酸水溶液聚合法制备PTFE/PAA/Nafion膜及其性能

采用廉价的多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜作为基底, 用少量的Nafion与PTFE膜复合可制备低成本的质子膜. 但疏水性的PTFE膜与亲水性的Nafion膜结合性不佳. 基于此, 本文对疏水性的PTFE膜材料表面进行设计, 先采用丙烯酸对疏水性的PTFE膜表面进行亲水性改性, 再喷涂亲水性Nafion膜, 完成低成本PTFE/PAA/Nafion膜的制备. 实验结果表明, 改性前的PTFE膜材料水接触角为150°, 改性后的膜接触角变为55.6°, 亲水性大幅上升, 膜的机械强度和尺寸稳定性(断裂强度为25.2 MPa, 80 ℃下的溶胀率为11.9%)均优于Nafion117膜, 而 Nafion用量则节省了60%. PTFE/PAA/Nafion膜具有高质子导通率(80 ℃下达到131.9 mS/cm), 接近于Nafion117膜, 最大功率密度可以达到404.2 mW/cm².     

BiOCl0.5Br0.5/BiPO4双层异质结薄膜光催化剂的一步电化学法制备及性能

采用一步电化学法在金属 Bi板上成功制备了 Bi OCl_0.5Br_0.5/Bi PO₄双层异质结薄膜,并通过多种表征手段对薄膜的晶型结构、元素组成及化合价、形貌和尺寸特征、吸光性能和荧光强度进行了表征。结果表明,制备得到的复合薄膜呈现出上层为梭子状的 Bi PO₄颗粒层分散在下层为 Bi OCl_0.5Br_0.5固溶体层的双层结构。这样的双层膜排列顺序使得光生电子和空穴在不同组分之间的界面电场作用下分别向薄膜两侧流动,促进光致载流子的分离,提高了 Bi OCl_0.5Br_0.5/Bi PO₄复合薄膜的光催化活性。活性测试结果表明,在模拟太阳光照射 120 min 后,Bi OCl_0.5Br_0.5/Bi PO₄复合薄膜对苯酚的降解率达到了 99.97%,是相同条件下制备的 Bi OCl/Bi PO₄和 Bi O...     

On the Integration of Dielectrometry into Electrochemical Impedance Spectroscopy to Obtain Characteristic Properties of a Dielectric Thin Film

We demonstrate a novel impedimetric approach providing unprecedented insight into characteristic properties of dielectric thin films covering electrode surfaces. The concept is based on the joint interpretation of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) together with dielectrometry (DEM) whose informative value is mutually interconnected. The advantage lies in the synergistic compensation of individual shortcomings adversely affecting conventional impedimetric analysis strategies relying exclusively on either DEM or the traditional EIS approach, which in turn allows a reliable determination of thickness and permittivity values. The versatility of the method proposed is showcased by an in-situ growth-monitoring of a nanoporous, crystalline thin film (HKUST-1) on an interdigitated electrode geometry.     

Development of a Chitosan/Nickel Phthalocyanine Composite Based Conductometric Micro-sensor for Methanol Detection

Thin-film composite of chitosan/nickel phthalocyanine (NiPc) was electrochemically deposited on the fingers of interdigitated gold electrodes, applying chronoamperometric polymerization technique. The presence of crystallized NiPc in the chitosan was confirmed by EDX and FTIR analysis. Acetone, ethanol, and methanol gas-sensing properties of the films prepared at optimum conditions were studied at atmospheric temperature, through differential measurements at an optimized frequency of 10 kHz, using a lock-in amplifier. The conductometric sensor presents the highest sensitivity of 60.2 μS.cm⁻¹(v/v) for methanol and 700 ppm as the limit of detection. For validation, the methanol content of a commercial rubbing alcohol was determined.