NaF-KF-K_2TaF_7熔盐Ta(V)在钨电极上的电化学还原机理

熔盐电镀钽层具有高熔点、耐烧蚀等高温热学力学性能。为探究钽在电镀过程的反应机理,实验在1 073 K以32.52%(质量分数)NaF-67.48%(质量分数)KF(摩尔比2∶3)共晶盐为电解质体系,添加质量分数为2%的氟钽酸钾,以Pt为参比电极,钨棒为对电极,用循环伏安法、计时电位法以及计时电流法研究了钽离子在惰性钨电极上的电化学过程和电化学结晶成核方式。结果显示,Ta(V)电化学还原过程是受扩散控制的不可逆的1步反应转移5个电子过程,电极反应方程式为:Ta(V)+5e~-=Ta。根据循环伏安曲线和Randles-Sevcik方程计算出1 073 K时Ta(V)的扩散系数为4.126×10~(-5) cm~2·s~(-1);计时电流曲线表明1 073 K时,Ta(V)在钨电极上的电结晶成核方式为瞬时成核。     

Ta/BDD薄膜材料电极在检测苯胺中的应用

制作钽衬底掺硼金刚石薄膜材料电极(Ta/BDD),并利用此薄膜材料电极为工作电极通过阴极溶出伏安法检测水中的苯胺.用热丝化学气相沉积(HFCVD)方法沉积Ta/BDD薄膜电极,扫描电镜和拉曼光谱表明电极具有良好的物理性质,循环扫描测试表明电极具有宽的电势窗口4.1V(-1.8～+2.3V vs SCE)和低背景电流,此特性对于电化学检测有着明显的优势.发现苯胺在氧化处理的Ta/BDD电极上有可逆的氧化还原峰,检测过程中未发生电极钝化现象.Ta/BDD电极在酸性介质中苯胺检测效果较明显,苯胺在1～40靘ol/L范围内浓度与溶出峰电流值有较好的线性关系.     

Ti基IrO2+Ta2O5阳极的电化学特性

测量了Ti基IrO2 Ta2O5混合氧化物涂层的电化学阻抗谱（EIS），研究了Ti基IrO2 Ta2O5混合氧化物涂层阳极在H2SO4溶液中的电化学表面结构以及电化学行为，这种涂层阳极具有多层电化学结构，低频段的阻抗行为对应电极外表面/溶液界面的阻抗特性，高频段对应内表面/溶液界面的电化学特性和电极的物理阻抗。在析氧电位下，由于析出氧气的冲击，电极表面的总反应面积增大，而且析出的氧气对电极表面的改性受表面涂层的组织形态影响很大，由于晶粒的最细化，这种改性作用在IrO2含量为70%时最为明显，制备温度的升高使氧化物电极的多孔结构变得不明显，致密度上升以及活性表面积下降。     

Reline低温熔盐体系中Gd-Mg-Co合金膜的制备及表征

为了得到附着力好、耐腐蚀性强的稀土镁合金,在353 K油浴条件下,采用循环伏安法分别研究了Gd(Ⅲ)、Mg(Ⅱ)、Co(Ⅱ)在氯化胆碱-尿素低温熔盐体系中的电化学行为。结果表明:Co(Ⅱ)→Co为一步不可逆反应,其在Pt电极的传递系数为0.41,扩散系数为1.32×10~(-6)cm~2/s,Mg(Ⅱ)、Gd(Ⅲ)在此体系中不能单独还原为单质,可被Co(Ⅱ)诱导共沉积。由恒电位法电沉积得到的Gd-Mg-Co合金中Gd的含量随沉积电位、沉积时间、Gd~(3+)/Mg~)(2+)/Co~(2+)浓度比的改变而改变,在-1.15 V电位下,Gd~(3+)/Mg~)(2+)/Co~(2+)摩尔比为4∶3∶4、沉积20 min时,得到表面均匀的黑色合金膜。在此沉积条件下得到的合金膜经扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDX)等手段进行形貌、成分分析可知,此合金膜为非晶态,在碱性溶液中具有较好的耐腐蚀性能,合金膜中Gd的质量分数高达62.41%。     

氟化物介质熔盐电解制备Ni-Yb合金及其表征

采用LiF-CaF_2介质和Yb_2O_3原料的氟盐-氧化物体系电解制得了Ni-Yb合金。通过循环伏安法分析了Yb(Ⅲ)离子的电化学行为,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)表征并分析了电解产物的成分及物相组成。结果表明,在LiF-CaF_2(n(LiF)∶n(CaF_2)=77∶23)的体系中,温度为1 523 K,槽电压4.0 V,以金属Ni为自耗阴极,经3 h电解能成功制备出Ni-Yb合金。Yb(Ⅲ)离子的还原分两步进行,首先Yb(Ⅲ)得到一个电子,被还原为Yb(Ⅱ)离子,随后Yb(Ⅱ)离子在Ni阴极表面继续被还原为Yb并被合金化,最终形成基本组成相为Ni、Ni_5Yb、Ni_(17)Yb_2的合金。充分说明在活性较高的Ni电极表面能够通过去极化作用使Yb(Ⅱ)离子还原电位右移,突破了变价稀土元素Yb(Ⅱ)离子无法在氟盐介质中的惰性电极表面被还原为Yb的限制。     

WO3电致变色薄膜离子传输动力过程及其循环稳定性

电致变色WO₃的离子传输动力学过程对其变色性能和循环稳定性具有重要的影响。离子传输过程涉及到WO₃电极的结构变形、相转变等复杂过程,导致通过传统的电化学阻抗谱很难进行有效研究。计时电位法是通过施加电流,测量电极材料响应电位的一种电化学表征方法。与其它电化学表征方法(阻抗谱法和伏安法)相比,该技术能够直接探测溶液–电极系统中不同状态下的电压分布,并经常被用于研究电极系统中的物质传输动力学行为,例如电极表面附近的质子吸附和传输现象。本工作采用计时电位技术研究和调控WO₃薄膜中的离子传输行为,结果表明:大的Li⁺离子插入通量可拓宽WO₃/电解质界面处离子的传输通道,有助于离子传输动力和光响应速度的提升。然而,反复的离子插入/抽出行为会通过"离子球磨效应"减小WO₃/电解质界面处WO₃晶粒的尺寸,使得WO₃薄膜的致密性增强,阻碍离子传输和电解质渗透,导致插入的Li+及反应产生的Li_xWO_3...     

离子液体对PbO_2电沉积形核生长过程的影响研究

为揭示1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF_4)添加对PbO_2阳极形核和生长过程的影响机制,利用电化学工作站测试PbO_2在玻碳电极上沉积的电化学行为特征,包括:循环伏安曲线、计时电位曲线及计时电流曲线,并与氧化沉积的PbO_2涂层表面形貌进行对比分析。结果表明,PbO_2电沉积过程遵循三维连续成核模式,离子液体辅助时虽未明显改变PbO_2电结晶机理,但对PbO_2电沉积过程中成核和结晶长大速率均有抑制作用,其中以抑制核长大为主,从而明显地减小了PbO_2结晶颗粒尺寸,得到致密的电极表面结构,使得电化学综合性能增强。     

氟盐-氧化物体系电解制备Al-Cu-Y合金的电极还原过程研究

采用Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2为基础电解质,Al_2O_3-CuO-Y_2O_3为原料的氟盐-氧化物体系熔盐电解制取Al-Cu-Y合金。重点通过循环伏安分析Y(Ⅲ)在阴极的电极还原过程,利用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)表征并对比分析热还原产物及电解产物的成分及物相组成。结果表明:AlF_3-NaF-5%LiF-5%MgF_2(质量分数,下同)(n(NaF)/n(AlF_3)=2.2)体系在温度1 208K、电压3.0V、阴极电流密度0.7A/cm~2、电解时间2h条件下能够制取Al-Cu-Y合金。Cu(Ⅱ)在碳质电极表面可一步直接还原为零价态Cu(0);Y(Ⅲ)不能在体系内直接还原为零价态Y,而是在预先形成的Al-Cu活性阴极表面还原并合金化,从而形成强化相Al_3Y,并与Al_2Cu强化相同时富集于铝基体相晶界。通过在熔盐底部的液态铝热还原CuO及Y_2O_3也可形成Al-Cu-Y合金,但铝基体相晶界富集AlCu相及AlY相,Cu及Y含量不易控制,且存在较多O、C杂质元素。     

深共晶溶剂中电沉积制备Co-Fe-Gd/NF电极及其析氢性能研究

为了制备出在碱性环境中具备高效能的廉价析氢电极催化剂,选择不同的沉积电位在氯化胆碱-尿素(ChCl-urea)中电沉积制备出五种Co-Fe-Gd/NF电极催化剂。通过扫描电镜(SEM)和光谱仪(EDX)对电极表面形貌、元素含量及分布情况进行表征,X射线光电子能谱(XPS)对电极表面化学性质进行表征。结合线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗技术(EIS)和循环伏安法(CV)电化学测试结果,表明-1.24 V沉积电位下制备的Co-Fe-Gd/NF-3电极具备优异的析氢催化性能,在10 mA·cm^-2时的过电位仅为71 mV,最小的塔菲尔斜率(45 mV·dec^-1)与电荷转移电阻(0.28503Ω·cm^-2)表明其具备更快的析氢反应动力学过程,电化学活性表面积(ECSA)最大为390.5,为析氢过程提供更多的反应活性位点。对电极进行循环伏安耐久性测试与计时电流法(I-t)测试,结果表明Co-Fe-Gd/NF-3电极催化剂在碱性环境中稳定性良好。     

溶胶-凝胶法制备电极催化剂用纳米WC及其脱玻璃碳研究

以钨酸钠为钨源,酚醛树脂为碳源,采用溶胶-凝胶法制备WC前驱体,在氩气、氢气混合气氛下高温原位还原碳化制备纳米WC.分别采用浓硝酸和氢气对WC中的残余玻璃碳进行脱碳处理.在含有WC的氯铂酸(H2 PtCl6·6H2O)悬浊液中采用甲醛(HCHO)还原法制备纳米WC负载纳米Pt的复合粒子,将其制作成工作电极,在酸性介质中采用循环伏安法测试工作电极的电化学催化活性.结果表明:所制备的前驱体颗粒粒径为10～20nm,分布均匀;经1000℃还原碳化1h可制备粒径为40～100nm的纳米WC;采用H2高温还原处理可有效去除WC中的残余玻璃碳,经脱碳处理的WC与Pt制成的10％ Pt/WC(质量分数)工作电极在酸性介质中表现出良好的电化学催化活性.     

纳米TiO2/还原石墨烯复合修饰电极用于食品中 柠檬黄的检测

为了检测食品中柠檬黄的含量,利用滴涂法和电化学还原法制备纳米TiO_2/还原石墨烯复合修饰玻碳电极(TiO_2-Er GO/GCE)。采用透射电子显微镜和X射线粉末衍射仪对TiO_2和TiO_2-GO两种修饰电极材料进行表征;通过循环伏安法观察了柠檬黄在不同电极上的电化学行为,并对检测条件如p H值、富集电位、富集时间进行了优化。实验结果表明:TiO_2-Er GO/GCE增大了电极的电化学活性面积,提高了柠檬黄的电化学氧化响应;最优的检测条件为p H值为3.7、富集电位为-0.20 V、富集时间为180 s;在最优的检测条件下,采用线性扫描伏安法检测柠檬黄的线性范围为2.0×10-8~2.0×10-5 mol/L,检测限为8.0×10-9 mol/L(信噪比为3)。     

铁氰化铜薄膜电极对溶液中Sr~(2+)电控离子分离性能

电沉积方法在铂片上制得具有电活性CuHCF(Copper Hexacyanoferrate)薄膜,通过循环伏安法考察了薄膜电极的电控离子分离性能。结合电化学石英晶体微天平(EQCM)原位检测了不同浓度下膜电极氧化还原过程中的伏安特性曲线和频率响应,分析了膜对Sr2+的选择性。通过XPS测定了氧化还原状态下CuHCF薄膜组成与元素价态。结果表明,CuHCF薄膜在二价金属溶液中具有可逆的离子交换行为,对Sr2+离子的选择性大于Mg2+离子,通过电控离子分离方法可以实现Sr2+离子的有效分离。     

还原温度对用MR-EMR法制备Ta粉的影响

电解电容器用钽粉的工业生产方法是用金属Na还原K2TaF7的金属热还原法(MR法).该法属炉批式生产,耗时耗电,生产率低,且K2TaF7和Na在反应容器内直接接触,反应位置难以控制,Ta在容器壁上附着,使Ta的回收率低.因此,为了提高高纯Ta粉的产量,需进行析出物的形态、反应位置的控制以及连续生产方式等课题的研究.     

电沉积NiHCF薄膜在碱土金属溶液中的电控离子分离性能

采用电沉积方法在铂基体上制备出电活性NiHCF(Nickel Hexacyanoferrate)薄膜,在碱土金属溶液中考察了薄膜电极对碱土金属离子的电控离子分离性能.通过循环伏安法在0.1mol·L-1Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2和Ba(NO3)2溶液中可逆置入和释放碱土金属离子,比较了不同溶液中NiHCF膜电极的电活性、电化学行为和离子的置入机制;在0.1mol·L-1[Mg(NO3)z Ba(NO3)2]混合溶液中结合电化学石英晶体微天平(EQCM)原位检测了不同浓度下膜电极氧化还原过程中的伏安特性曲线和频率响应,分析了薄膜对Mg/Ba离子的选择性;并通过XPS测定了氧化还原状态下NiHCF膜的化学组成及元素价态.结果表明,NiHCF膜在二价碱土金属溶液中具有可逆的离子交换行为,对Ba2 离子的选择性大于Mg2 离子,通过电控离子分离方法可以实现碱土金属离子的有效分离.     

针状MnO_2超级电容导电剂添加剂研究

利用水热法合成了纳米级针状α型MnO2,在导电剂添加剂占电极材料15%的条件下,添加了AB、MWCNTs、GO,以不同比例复合构建导电网络并制得超级电容电极材料;采用X射线衍射、扫描电镜分析了纳米复合物的形貌和结构;并利用循环伏安法、计时电位法及交流阻抗测定了纳米复合材料的电化学性质和电容性质。结果表明:引入5%MWCNTS和10%AB比电容最好为83.50F/g(电流密度0.25A/g);引入10%AB与5%GO循环性能最佳,1000次循环保持率为87.1%;最后发现添加过多的MWCNTs会过度吸附溶液中离子,导致失效。     

基于伏安型离子选择性电极的pH检测研究

将含有电活性物质的离子选择性膜直接滴涂在玻碳电极上,制成一种新型伏安型离子选择性电极(VISE)。通过在电极上施加循环伏安信号,提取电活性物质的还原峰电位可实现待测离子的定量分析。将这种VISE应用于pH检测,分别考察VISE的pH响应特性、离子选择性、实际样检测能力以及对积累电荷的抗干扰能力。结果表明:基于循环伏安法的VISE在pH检测中具有较好的准确性、灵敏度、重复性和离子选择性,可用于实际样品的检测。相比于基于电位分析法的传统离子选择性电极(ISE),可不受电荷积累的影响,在水质的实时在线监测中具有较好的应用前景。     

碱性锌酸盐镀锌中锌的电化学成核机理

过去对碱性锌酸盐镀锌电化学成核机理的研究较少。为此,采用循环伏安法和计时电流法研究了碱性锌酸盐体系中锌在玻碳电板上的电化学成核机理。结果表明：锌在玻碳电极上的电沉积没有经历欠电位沉积过程,而是经历了晶核形成过程,按三维瞬时成核生长方式进行;锌配离子的平均扩散系数D为4．27×10^-6cm^2／s,晶体生长速率和晶核数...     

硫酸盐还原菌的生长过程及其对D36钢海水腐蚀行为的影响

通过测定海水中硫酸盐还原菌(SRB)的生长曲线及其不同生长阶段的硫离子浓度、D36钢电极体系的氧化还原电位、自腐蚀电位、极化曲线和电化学阻抗谱,研究了硫酸盐还原菌对该体系钢电极腐蚀行为的影响。结果表明,海水中D36钢氧化还原电位和自腐蚀电位主要由体系中硫酸盐还原菌代谢产物硫离子的浓度所决定;体系的阳极和阴极反应速率均在硫酸盐还原菌增殖期增加,而且阳极反应速率衰亡期和残余期保持不变。     

C/SnO2/TiO2纳米复合物的制备及其电化学性能研究

通过碳化吸附在SnO2/TiO2电极上的葡萄糖制备出C/SnO2/TiO2纳米复合电极材料。采用晶体粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等手段对复合电极进行了表征。将复合电极作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安和计时电位法研究了其电化学性能。结果表明,在大的电流密度200μA·cm-2下循环30次后,放电容量仍保持在120.1μAh·cm-2。相比SnO2/TiO2电极,C/SnO2/TiO2复合电极电化学性能显著提高,交流阻抗谱图也显示C/SnO2/TiO2纳米复合材料拥有更低的电荷转移电阻。     

镍钴硫化物/碳微球电极的制备与电化学性能测试

采用水热法通过设置反应物的不同比例制备了不同镍钴比的硫化物,利用X射线衍射仪与扫描电子显微镜对制备产物进行表征。以制备产物为活性物质、碳微球为导电剂、泡沫镍为基体制备出可测电极。通过循环伏安法(CV)与恒电流充放电等电化学方法分析测试了不同电极的电化学性能。反应物中镍含量为50%(质量分数)的电极,其CV曲线表现出较大的氧化还原电流密度,且在测试条件下具有最高的比电容938.7F/g。