基于MSP430单片机的便携式电化学DNA检测系统

为实现现场DNA杂交检测,设计了一套便携式电化学DNA检测系统;系统以MSP430单片机为主控芯片,结合外围恒电位电路和控制软件,实现电化学循环伏安法检测;电化学DNA生物传感器利用原位电化学共聚合技术将DNA探针包埋固定在导电聚吡咯分子网络中,利用DNA杂交反应改变聚吡咯氧化还原过程中的离子交换动力学行为的原理实现DNA杂交检测;设计的DNA检测系统硬件结构检测,低功耗,精确实现电化学循环伏安法检测;配合电化学DNA生物传感器,可实现无标记DNA检测,检测下限达到5×10-18M,适合在野和个性化DNA检测。     

花状金属氧化物Ni-Mn-O在锂硫电池中的应用

采用水热法制备花状金属氧化物Ni-Mn-O,并与硫混合后进行烧结,最终得到了负载硫的球体应用于锂硫电池。利用X射线衍射仪(XRD)与电子扫描显微镜(SEM)对其物相和形貌进行表征。利用循环伏安法(CV)、交流阻抗和充放电测试对材料的电化学性能进行分析测试。结果表明,金属氧化物能够更好的吸附硫,提高Li+离子负载量,具有有着良好的循环性能,并有着较高的容量。     

二氧化钌薄膜电极的制备及其性能研究

用热分解Ru(OC2H5)3的方法,在金属钽板上制备二氧化钌薄膜,作为超级电容器的电极.通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等测试方法,得出二氧化钌薄膜电极的比电容为362F/g,内电阻为1.08Ω,且若干次循环充放电后,内电阻和电容量保持不变,具有良好的电化学稳定性、长寿命和快速充放电的能力,是一种理想的超级电容器电极.     

聚吡咯/镁粉复合材料的制备及稳定性研究

为了提高镁粉(Mg)的稳定性,采用化学氧化的方法,以吡咯为单体,过硫酸铵为氧化剂,制备了聚吡咯包覆的聚吡咯/镁粉复合材料(PPy/Mg),利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)对其表面形貌和化学成分进行了分析,并通过空气中的热重曲线对比了镁粉和聚吡咯/镁粉复合材料的抗氧化能力,通过极化曲线分析了PPy/Mg复合材料的腐蚀电位和腐蚀电流密度,通过交流阻抗图谱分析了PPy/Mg的阻抗特性。结果证明,通过化学氧化的方法,吡咯单体在镁粉颗粒表面发生聚合形成了聚吡咯包覆层,聚吡咯包覆能有效提高镁粉在空气中的热稳定性;聚吡咯包覆对镁粉的电化学腐蚀有一定抑制作用,腐蚀电位正移了70mV,腐蚀电流密度降低了30%。     

亚硝酸根离子在聚中性红膜修饰玻碳电极上的电化学行为

用循环伏安法研究了电化学聚合中性红过程中聚合方式对聚合物膜的形成及电化学性能的影响.通过观察亚硝酸根离子在聚中性红薄膜修饰玻碳电极上的电化学响应行为,找到了中性红在玻碳电极上聚合的最佳条件以及该修饰电极对亚硝酸根离子检测的最佳实验条件.循环伏安实验结果表明,该修饰电极对亚硝酸根离子的电化学氧化具有一定的催化作用,NO-2的氧化峰电流值与NO-2 浓度在1.0×10-5～1.0×10-3mol/L范围内呈现良好的线性关系,相关系数r=0.9988,检测限为2.0×10-6mol/L.实验结果还表明,该修饰电极对亚硝酸根离子的测定具有较好的重现性,有望用于以电化学分析法现场监测实际水样中的NO-2.     

全氟磺酸膜电化学性能测试仪的研制

全氟磺酸膜的电化学性能能直接反映膜的质量，是正确使用全氟磺酸膜的重要依据，采用四电极系统恒电／恒电流方式的对膜电导，膜电势和膜介电常数三项电化学性能进行测试，介绍了测试方法和相应的电路原理，实际测定了ＮＸ９０１膜的电化学性能参数。     

基于植物模板法制备高性能石墨烯/氧化锰复合材料及其电化学性能

以植物膜作为碳源和模板,通过浸渍氯化锰溶液并经两次煅烧合成了石墨烯/氧化锰复合材料,分析了该复合材料的微观形貌、物相组成以及表面性能;将该复合材料制成电极,通过循环伏安和恒流充放电方法测试了其电化学性能。结果表明:石墨烯/氧化锰复合材料中不存在氧化石墨烯,其石墨烯为褶皱状片层结构,厚度约1.449nm,其上负载着大量粒径为10~40nm的氧化锰颗粒;该复合材料的BET比表面积约为202.5m~2·g~(-1),孔径分布于5~30nm;该复合材料的电化学反应可逆性优良,比电容为245F·g~(-1),远高于市购碳粉(25~26F·g~(-1))和植物膜煅烧制备石墨烯(45~50F·g~(-1))的。     

7075铝合金表面PPy环氧树脂涂层及其防腐性能

采用化学氧化法制备聚吡咯(PPy),再与环氧树脂(EP)混合,涂敷在铝片上,制备具有防腐功能的涂层。采用SEM和FTIR对涂层进行微观结构与形貌分析,Tafer曲线、EIS分析涂层的防腐性能。结果表明,EP涂层表面均匀致密,而PPy颗粒在环氧树脂中均匀分散能够起到阻碍腐蚀介质进入涂层内部的途径。FTIR图表明聚吡咯与环氧树脂有众多官能团。EP/PPy涂层的腐蚀速率0.058mm/y比EP涂层腐蚀速率0.093mm/y小,说明EP/PPy涂层的腐蚀速率更小,防腐性更好。EP/PPy涂层比EP涂层有更大的阻抗弧,表明其对外界大气的腐蚀介质有更强的阻碍作用。EP/PPy涂层电荷转移阻抗比EP涂层电荷转移阻抗更大,表明EP/PPy涂层的电子传输更小,发生氧化还原反应更少,说明其防腐性更好。     

复合电沉积初始阶段预吸附的惰性颗粒对金属离子沉积的影响研究

研究了复合电沉积初始阶段预吸附的TiO2颗粒对金属镍离子电沉积的影响,首次观察到在复合电沉积初始阶段预吸附的TiO2颗粒导致镍离子异常成核和快速生长的现象.提出了逐步电沉积方法,结合循环伏安曲线和电化学阻抗谱等电化学方法,研究了预吸附TiO2颗粒对镍离子沉积的影响作用.结果表明预吸附的TiO2颗粒能够增加阴极表面的活性位点密度,并减小阴极表面的电荷转移阻抗,从而加快吸附原子的电结晶步骤.结合上述研究建立了预吸附惰性颗粒影响金属离子沉积的物理模型.本研究提供了一种金属离子快速沉积和纵向生长的可能,对于揭示复合电沉积过程中惰性颗粒与金属离子的共沉积机理和行为具有重要意义.     

三层结构导电聚合物驱动器动态特性及其建模研究

由导电聚合物聚吡咯(PPy)制备而成的驱动器是一种离子型电活性聚合物驱动器(EAPs)。针对三层结构导电聚合物驱动器的动态特性问题,通过建立动态特性测量系统对其进行研究分析,对驱动器PPy层发生氧化还原反应过程引起膨胀收缩的机理建立了等效电路模型,并进行了验证分析。采用系统辨识频率特性方法获得了驱动器系统的高阶传递函数模型,以提高该类驱动器控制模型精度。实验结果表明,等效电路模型分析能有效描述三层结构导电聚合物驱动器的动态输入/输出特性,传递函数模型能精确有效地预测驱动器动态位移响应。     

质子交换膜燃料电池膜电极组件的制备

采用直接涂膜技术,利用40%的Pt/C催化剂制备质子交换膜燃料电池的核心部分膜电极组件.通过优化催化层中催化剂与Nafion的最佳质量比以及扩散层的微孔层的聚四氟乙烯与碳粉的质量比以改进燃料电池的性能,并利用循环伏安、电化学阻抗谱等技术对电池的电化学性能进行了表征.研究表明催化层中催化剂与Nafion的最佳质量比为3∶1时,对应的电池的活性面积最大,欧姆阻抗和电荷传递阻抗最小.另外,研究还发现在恒电流条件下,当扩散层的微孔层中碳粉质量分数为2 mg/cm2,碳粉与PTFE的质量比为7∶3时,放电性能最佳.     

不同晶型MnO2超级电容器电极材料的电化学特性

用不同晶型的MnO2粉体制备了β-MnO2和γ-MnO2电极,用循环伏安和恒流充放电试验研究了上述两种电极的电化学特性。结果表明:β-MnO2和γ-MnO2电极都具有良好的电容性能,但后者具有更为良好的倍率放电性能,适合大电流充放电;在300mA.g-1的电流密度下,经5 000个循环充放电之后,β-MnO2电极已失效,而γ-MnO2电极的容量保持率还高达89.2%。     

聚苯胺电致变色织物的研究与开发

以镀铜导电布为器件阴极材料,研究与开发了聚苯胺电致变色织物,并对其进行电子扫描电镜、紫外光谱、循环伏安及电化学光谱等系列电化学性能测试。     

CeO_2-MnO_2纳米氧化物/石墨烯复合电极材料的制备及其超级电容性能

通过水热法制备了CeO2-MnO2纳米氧化物/石墨烯复合电极材料,采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪等对复合电极材料的表面形貌、晶体结构,石墨烯表面官能团等进行了研究;并用恒流充放电、循环伏安法研究了复合电极材料的电化学性能。结果表明:氧化铈的掺入对电极循环次数的提高有着明显的促进作用;在铈锰物质的量比为2∶8时,复合电极材料的比电容和电容损达到最优,在10mV·s-1扫描速度下,1mol·L-1的Na2SO4电解液里测试的比电容最大达到157F·g-1,且充放电1 000次循环后,电容损低至23%。     

不同电极上Pt-Ru/C催化剂对甲醇催化氧化的比较研究

利用玻碳电极和粉末微电极测试甲醇在Pt-Ru/C催化剂上的循环伏安曲线。比较玻碳电极和粉末微电极上的循环伏安行为,并测定甲醇在Pt-Ru/C催化剂上电催化氧化的动力学参数。结果表明:用玻碳电极和粉末微电极测试的甲醇在Pt-Ru/C催化剂上循环伏安曲线特性相同,测试计算的甲醇反应动力学参数相同,扩散系数几乎相同,两种电极都能较准确的测试催化剂的电催化活性。粉末微电极上浓差极化较小,当进行低速循环伏安扫描时,可以忽略浓差极化,电极过程只存在电化学极化。在玻碳电极上,使用Nafion膜不影响甲醇的扩散,催化剂的用量可以准确控制,能够精确计算催化剂的利用率。玻碳电极和粉末微电极各有特点,测试催化剂的电催化活性时可以根据实验要求选用。     

固体支撑双层类脂膜电极的稳态特性分析

用恒电位阶跃的方法分析表征了嵌入膜中的受体与对应底物作用时,固体支撑双层类脂膜电极的响应特性及其规律;导出了新的参数κ,并用测试数据分析了参数κ与温度、修饰物的函数关系;建立和分析了固体支撑双层类脂膜电极的传感器模型.实验结果表明:在稳态条件下,可以开发性能稳定,测量精度高的电导型或电流型传感器.     

质子交换膜燃料电池电化学阻抗谱弛豫时间分布研究

电化学阻抗谱技术能够获取燃料电池不同频率阻抗,但对阻抗的构成缺乏进一步解析,难以直接构建精准的等效电路模型进行阻抗拟合分析,而弛豫时间分布（Distribution of relaxation time,DRT）方法不需要定义特定的等效电路模型,即可解析燃料电池不同时间常数的极化过程。针对实验室用质子交换膜燃料电池,在不同运行条件下对其进行阻抗谱测量,并通过Kramers-Kronig关系验证所记录阻抗数据的质量。基于DRT分析方法,系统地解释阻抗谱中各频段阻抗对应的物理或化学意义。研究表明,该电池的电化学阻抗谱主要由3个不同时间常数频段的极化阻抗构成,通过与运行条件相关性的系统分析,确定低频段阻抗为氧气在多孔介质中的传输阻碍,中频段阻抗为与氧还原反应有关的电荷传递阻碍,中高频段阻抗为阴极催化剂层中的质子传输阻碍。为进一步确定DRT分析结果的合理性,采用等效电路模型拟合测量的阻抗数据,辨识的电阻元件参数变化趋势与DRT分析结果一致。     

CMBP—1型双恒电位仪

恒电位/恒电流分析是研究电化学反应机理的重要手段.CMBP-1型双恒电位仪可与旋转环-盘电极配套,用于考察溶液中离子扩散运动的影响,鉴别电极反应中间产物,亦可用于普通的二电极/三电极系统,是极谱分析、伏安分析、电镀、腐蚀研究领域的电化学分析仪器.1.基本工作原理CMBP-1型双恒电位仪主要包括工作电极Ⅰ和工作电极Ⅱ的控制电路,过载保护及显示电路,溶液电阻补偿与负载线控制电路,电位     

不同粒径铜颗粒在模拟宫腔液中的电化学腐蚀行为

采用极化曲线、循环伏安曲线和电化学阻抗谱等研究了微米铜、亚微米铜和纳米铜粉体制备的试样在模拟宫腔液中的电化学腐蚀行为。结果表明:在模拟宫腔液中,纳米铜试样最易被腐蚀,亚微米铜试样次之,微米铜试样最难被腐蚀;纳米铜试样的腐蚀速率介于亚微米铜和微米铜试样之间,这是因为在模拟宫腔液中,纳米铜表面生成了较多的腐蚀产物膜,从而导致其腐蚀速率降低;纳米铜试样的Warburg阻抗最小,其腐蚀过程由动力学因素控制,微米铜试样的Warburg阻抗最大,其腐蚀过程主要由扩散过程控制;选用纳米铜作为制作宫内节育器的材料更有利于铜离子扩散进入模拟宫腔液中,有助于延长宫内节育器的使用寿命。     

CH-1型恒电位仪的研制与应用

介绍了一种在电化学、电分析测试中检测微电流的恒电位仪（可检测 １ｐＡ电流）。对仪器的工作原理、结构、电路组成及其特点作了描述。采用两电极或三电极工作体系,通过毛细管电泳一电化学法和色谱－电化学法分别检测了糖类化合物和铁氰化钾。