特殊形貌的PANI/CeO2的电化学制备

采用恒电位法,以石墨箔为工作电极,通过聚苯胺（PANI）和二氧化铈（CeO₂）的电化学共沉积,制备了PANI/CeO₂复合膜.利用SEM,TEM和电子衍射（EDP）观测了PANI/CeO₂复合膜的形貌和结构,利用Fourier变换红外光谱（FTIR）研究了PANI/CeO₂复合膜的组成.利用循环伏安法研究了PANI/CeO₂复合膜的电化学行为.研究了电化学沉积条件对PANI/CeO₂复合膜形貌的影响.结果表明,在1.1 V（vs SCE）进行PANI与CeO₂的电化学共沉积时,由于苯胺电化学聚合和CeO₂电化学沉积过程中均释放一定量的H⁺,PANI/CeO₂复合膜以"羊角"形貌存在;而0.8 V电化学沉积的复合膜则以纳米颗粒形式存在."羊角"形的PANI/CeO₂复合膜上形成很多上部宽大、底部稍窄的楔形空间,有利于客体粒子进入复合膜深处与活性组分充分接触,提高性能.复合膜的FTIR谱上出现了PANI的典型振动吸收,循环伏安测试结果表明复合膜主要呈现PANI的电化学性能.     

均一亚微米级氧化铈抛光粉的制备

为得到均一的亚微米级二氧化铈（CeO₂）抛光粉,以六水合硝酸铈（Ce(NO₃)₃·6H₂O）为原料,以醇－水混合溶液为溶剂,采用溶剂热法合成CeO₂。改变Ce3+浓度和醇-水体积比,利用X射线衍射仪（XRD）、激光粒度分布仪、扫描电子显微镜（SEM）对CeO₂的物相组成和形貌特征进行表征,分析CeO₂粒子的形成过程。将合成的CeO₂用于6H-SiC晶片Si面的化学机械抛光（chemical mechanical polishing,CMP）,利用原子力显微镜（atomic force microscopy, AFM）和电子天平得出CeO₂的抛光性能。结果表明:Ce3+浓度为0.10 mol/L,醇－水体积比为3∶1时合成的CeO₂的形貌规则、晶粒尺寸适中且粒度分布均匀。采用其抛光后,晶片表面粗糙度R_a为0.243 nm,材料去除速率d_MRR为287 nm/h。合成的CeO₂适用于化学机械抛光。      

阳极电沉积制备CeO2薄膜

用阳极电沉积技术在304不锈钢基体上制备CeO₂薄膜,用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段探讨不同配体阳离子种类、配体浓度和O₂对镀层表面结构的影响规律。结果表明,CH₃COONH₄配体中的铵离子（NH₄⁺）对CeO₂薄膜晶粒的细化具有重要作用,镀液中高CH₃COONH₄配体浓度及镀液的脱氧作用有利于阳极电沉积CeO₂薄膜的致密化;在镀液组成为0.1 mol/L Ce(NO₃)₃和0.2 mol/LCH₃COONH₄、且镀液脱氧的实验条件下,获得了平整致密的纳米晶CeO₂薄膜,其晶粒粒径范围为5~10 nm。     

在两步CeO2修饰的多孔YSZ-Al2O3管上制备高渗透性和热稳定性Pd膜(英文)

采用化学镀技术在经过不同修饰方式后的多孔YSZ-Al₂O₃管上沉积Pd膜。采用SEM、AFM、XRD和气体渗透测试方法研究不同修饰方式对多孔YSZ-Al₂O₃管表面质量及Pd复合膜渗透性能的影响。结果表明，经两步CeO₂修饰后，多孔YSZ-Al₂O₃管表面具有更小的孔径分布和粗糙度。经两步CeO₂修饰后的多孔管上沉积的Pd膜在500℃、700 kPa压差下具有更高的氢渗透流量(0.549mol·m^-2·s^-1)和H₂/N₂选择性(14241)。不同热循环测试和1000 h持久渗透测试结果表明，在经两步CeO₂修饰后的多孔管上沉积的Pd膜具有较高的渗透稳定性。     

电位对聚苯胺/不锈钢双极板腐蚀性能的影响

目的 增强双极板在质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作条件下的耐腐蚀性能.方法 以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯(EMIES)离子液体作为聚合反应电解质,采用循环伏安法在316L不锈钢(SS)上电聚合聚苯胺(PANI)薄膜制备PANI/316L SS双极板.采用SEM观察表面形貌,采用FTIR分析官能团结构,采用XPS分析元素组成和键合状态.采用恒电位法控制PANI/316L SS电位分别为0.5、0.6、0.7 V(vs.SCE)以模拟PEMFC阴极电位,测量恒电位极化后开路电位、极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)的变化.结果 PANI膜均匀平整局部有微裂纹.FTIR显示有苯环、醌环、S=O和—COOH伸缩振动.XPS表明PANI膜含有C、N、O和S等元素.PANI/316L SS极化曲线在钝化区内电流密度波动较大,EIS的Nyquist图由高频容抗弧和低频直线构成,容抗弧半径随着极化电位的升高而增大.结论 PANI为中间氧化态结构,EMIES阴离子(CH3CH2SO4–)和草酸阴离子(HOOC-COO–)在PANI分子链中均有掺杂.在PEMFC阴极工作电位下PANI/316L SS处于阳极极化状态,电位对PANI/316L SS的耐蚀性影响显著,在0.6 V下PANI/316L SS呈现很好的耐蚀性,电位升高至0.7 V时,发生PANI过度氧化,导致"对阴离子"脱掺杂,使PANI/316L SS的导电性和耐蚀性下降.     

熔盐电解法制备单一Sm2Fe17合金相的机理研究

选择在LiF-CaF₂-SmF₃熔盐体系中,采用熔盐电解法在1160℃下通过恒电流在Fe阴极表面获得了不同厚度(17.22～40.34μm)的Sm₂Fe₁₇合金层,同时通过循环伏安法与方波伏安法研究了Sm³⁺在W与Fe阴极上的电化学行为。结果表明,Sm³⁺无法单独沉积于W电极上,Sm³⁺在铁阴极上的还原为Sm⁰分为2步,首先在-0.33V(vs.Cr/Cr₂O₃)发生Sm³⁺还原为Sm²⁺的可溶-可溶型反应,然后当电极电势超过-0.78V(vs.Cr/Cr₂O₃)时Sm²⁺开始在阴极界面处上发生欠电势还原,在Fe电极表面生成Sm₂Fe₁₇合金,这是由于在Sm₂Fe₁₇合金中降...     

阴极气体O2对石墨烯/聚苯胺/不锈钢双极板耐蚀性的影响

目的 提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性能。方法 采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢(SS)基材上制备还原氧化石墨烯(rGO)/聚苯胺(PANI)层-层复合双极板。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)进行形貌观察,用红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)确定官能团结构,用紫外可见光谱(UV-vis)确定分子共轭状态,用X射线光电子能谱(XPS)确定化学成分和键合状态。在模拟PEMFC阴极工作环境下研究rGO/PANI/316L SS层-层复合双极板的耐腐蚀性能,向体系中通入氧气(O₂),测量开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线评价双极板的抗腐蚀性能。结果 在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯中,通过电聚合能够获得厚度为53μm的PANI膜层,在pH=4的0.03 mol/L K₂SO₄溶液中还原氧化石墨烯(GO),在PANI上获得厚度为10μm的rGO膜层。PANI呈中间氧化态,sp2杂化的r GO和PANI之间的相互作用使得共轭效应增强。连续致密的rGO覆盖在多孔的P...     

聚苯胺膜/不锈钢复合双极板的耐蚀性和导电性

目的在316L不锈钢(SS)表面沉积聚苯胺(PANI)薄膜,制备PANI/316L SS复合材料双极板,提高316LSS在质子交换膜燃料电池工作环境下的耐腐蚀性能和导电性能。方法采用循环伏安法,在0.1 mol/L苯胺单体与0.2 mol/L H2SO4组成的水溶液中,在316L SS基体上电化学聚合PANI薄膜。采用SEM观察表面形貌,采用FTIR和Raman分析PANI官能团结构,采用XPS分析PANI膜中元素组成和化学键合状态。采用开路电位(OCP)、极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究PANI/316L SS腐蚀性能。采用四探针技术研究PANI膜的导电性。结果 SEM观察显示PANI膜为纤维状堆积物。红外光谱发现苯环、醌环和S==O伸缩振动,拉曼光谱发现掺杂态的半醌自由基C—N+·,确定合成的PANI具有中间氧化态结构。XPS分析表明,聚合过程发生了质子酸掺杂,"对阴离子"(SO42-)进入PANI分子链中,掺杂度为3%～4%。电化学测试表明,PANI/316L SS的OCP为0.15～0.25 V,PANI使316L SS腐蚀倾向降低,随着Cl-浓度的升高,腐蚀电流密度增大。结论在酸性含Cl-介质中,PANI/316L SS体系耐蚀性好,膜/基界面处保护性氧化膜Fe2O3和Cr2O3的形成,使PANI/316L SS体系耐腐蚀性能提高。在制备条件下,PANI膜厚度介于146～315μm之间,电导率范围为1.33～8.91 S/cm。     

pH值对CeO2/SiO2纳米复合磨粒分散性的影响

以胶体SiO₂溶液作硅源,采用均相沉淀工艺制备壳-核结构完整的CeO₂/SiO₂纳米复合磨粒。采用X射线衍射仪和透射电子显微镜对复合磨粒样品进行物相组成分析和微观形貌观察;通过粒径分布、Zeta电位分析,研究水相分散系中pH值对CeO₂/SiO₂复合磨粒分散性的影响。结果表明:所制备的CeO₂/SiO₂复合磨粒为壳-核包覆结构完整的纳米微球,粒径约110 nm,内核为无定形SiO₂,壳层为立方萤石型CeO₂;CeO₂/SiO₂复合磨粒的等电位点pH值约为5,其值由SiO₂等电位点向CeO₂等电位点明显偏移。CeO₂/SiO₂复合磨粒在酸性水相介质中分散性差,容易出现严重的团聚现象;而在碱性环境下,CeO₂/SiO₂复合磨粒分散性良好。      

聚苯胺/聚吡咯复合薄膜的制备及其抗腐蚀性能研究

采用循环伏安法在不锈钢表面电聚合聚苯胺/聚吡咯复合薄膜.利用动电位极化曲线法和电化学阻抗法研究了聚苯胺/聚吡咯复合薄膜的耐蚀性及其影响因素.结果表明:在3.5%NaCl溶液中,不锈钢表面覆盖复合膜以后,其自腐蚀电位比无膜和纯聚苯胺膜时提高,耐蚀性能增强,且复合膜的耐蚀性受电解液浓度、扫描次数、扫描速率及扫描上限等因素的影响.电解液中苯胺和吡咯的浓度比及硫酸浓度的高低,都会影响膜的致密度,从而影响膜的耐腐蚀性.电化学参数的改变会影响复合膜的聚合速率,使得复合膜的抗腐蚀能力不同.当苯胺和吡咯浓度比为7:3时,硫酸浓度为1.1 mol/L,扫描次数为25次,扫描速率为60 mV/s,扫描上限为1.2 V时,采用循环伏安法共聚合苯胺和吡咯,可形成沉积致密度高、耐蚀性好的复合膜.     

双脉冲电沉积纳米晶Ni-CeO2复合镀层的微观结构及其高温抗氧化性能

在超声波振荡环境下,用双脉冲电源在Watt-Ni电解液体系中电沉积了纳米晶Ni CeO₂复合镀层,采用E-S:EM,TEM和XRD对镀层的形貌,微观结构及相组成进行分析;通过循环氧化增重曲线和DSC曲线,比较研究了纯Ni镀层和NiCeO₂复合镀层的高温抗氧化性能与热稳定性.结果表明,超声波振荡能有效抑制纳米颗粒在镀液中的团聚;添加20 g/L CeO₂,可使Ni晶粒细化;在873 K空气中退火处理2 h,复合镀层中的CeO₂沿裂纹扩展间隙处析出并形成含有稀土元素的弥散相,可起到钉扎晶界和阻止热裂纹萌生的作用.晶界作为Ni的快速扩散通道,促进稀土弥散相沿晶界析出并形成连续的致密氧化膜,能有效抑制O与Ni原子在氧化膜中互扩散,从而降低镀层的氧化速率.通过测定不同升温速率下镀层DSC曲线的吸热峰对应温度,由Kissinger方程求得Ni CeO₂复合镀层中Ni晶粒长大的表观活化能为243.3 kJ/mol,明显高于纯Ni的晶粒长大表观活化能（159.2 kJ/mol）,吸热峰对应温度也较纯Ni镀层提高约130 K,因此Ni-CeO₂复合镀层具有更高的热稳定性.     

Synthesis and properties of electrodeposited Ni/ceria nanocomposite coatings

Composite plating is a method of co-depositing fine particles of metallic or non-metallic compounds or polymers in the plated layer to improve material properties such as lubrication, wear resistance and corrosion resistance. In the present study, Ni was chosen as the matrix material and ceria nanoparticles were chosen as the distributed phase. Nanocrystalline ceria powder was synthesized by the solution combustion process and characterized by powder X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The nanosize ceria particles were co-deposited with nickel from a nickel sulfamate bath using conventional electrodeposition method. The electrodeposition was carried out at current densities of 0.23, 0.77, 1.55, 3.1 and 5.4 A/dm². The microhardness of the Ni matrix was enhanced by the incorporation of ceria particles. Potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy and SEM were used to characterize the corrosion behaviour of Ni and Ni/CeO₂ coatings. These studies showed improved corrosion resistance for Ni/CeO₂ when compared to Ni. The microhardness, corrosion resistance and wear resistance of Ni and Ni/CeO₂ were compared.     

Bulk and lattice thermal expansion in Ce1−xSrxO2−x (0.0≤x≤0.10)

In this communication, we report on the bulk and lattice thermal expansion studies on a number of compounds, within the homogeneity range of solid solutions, in a series with the general composition Ce_1−xSr_xO_2−x (0.0≤x≤0.10). The XRD pattern of each product was refined to determine the solid solubility of SrO into the lattice of CeO₂, and the homogeneity range. The composition with maximum solid solubility limit of SrO in CeO₂ lattice, under the slow cooled conditions, was delineated as Ce_0.91Sr_0.09O_1.91 (i.e. 9 mol.% of SrO). The bulk thermal expansion measurements from ambient to 1123 K, as investigated by a dilatometer, revealed that the _l (293 to 1123 K) values for the compositions within the homogeneity range increase from 11.58×10⁻⁶ to 12.13×10⁻⁶ K⁻¹ on increasing the Sr²⁺ content from 0 mol.% (i.e. CeO₂) to 9 mol.%, i.e. the upper solubility limit of SrO into the lattice of CeO₂. A similar trend was observed in the lattice thermal expansion coefficients _a (293 to 1473 K) as obtained by a high temperature-XRD.     

激光功率对TC4合金表面Ni60A/CeO2熔覆层组织及耐腐蚀性能的影响

为了提高TC4合金基体表面的耐腐蚀性能,运用激光熔覆同轴送粉技术,采用1200、1500、1800、2100、2400 W等不同激光功率在TC4合金基体表面上制备Ni60A/CeO₂复合熔覆层,对熔覆层进行了显微组织观察、电化学检测以及电化学腐蚀后的表面观察,探究激光功率对熔覆层耐腐蚀性能的影响。研究表明,随着激光功率的增加,熔覆层的显微组织变得排布均匀且细密,电化学特性呈现出耐腐蚀性先增大后减小的特点。当激光功率为2100 W时,电化学阻抗最大,为25.74 km²,熔覆层表面并未出现明显的腐蚀隧道,大部分为腐蚀产物覆盖在Ni60A/CeO₂熔覆层的表面,耐腐蚀性良好。     

Electrodeposition of nanocrystalline Co-W coatings from citrate electrolytes under conditions of controlled hydrodynamic: II. The electrodeposition rate and composition of the coatings

The influence of the ionic mass-transfer effects on the deposition rate, the current efficiency, and the composition and morphology of the coatings has been studied using a rotating cylindrical electrode in a citrate electrolyte containing CoSO₄ (0,2 mol/l) and Na₂WO₄ (0.2 mol/l) (pH = 6.8) at the electrodeposition temperature of 60°C. It has been found that the decrease of the electrodeposition potential and the tungsten concentration in the coating with the current efficiency increase upon the Re number growth (Re ≥ 200) occur only under galvanostatic conditions. At the potentiostatic mode, similar of influence fails to be observed. It is shown that the estimated effects take place due to the electrodeposition through the nonstoichiometric surface coating layer with electronic conductivity, the composition components of which are in electrochemical equilibrium with the components of the solution at the film-solution boundary.