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.     

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。     

炭纸/石墨基体NiHCF膜的碱金属离子分离性能

采用毛细化学沉积法在炭纸/石墨颗粒复合导电基体的微孔通道内合成铁氰化镍(Nickel hexacyanoferrate,NiHCF)薄膜,并考察了膜电极在碱金属溶液中的电控离子交换性能.通过扫描电子显微镜、能量色散谱、X射线光电子能谱、红外分子吸收光谱等分析了复合薄膜电极的表面形貌及组成;利用离子色谱检测了再生液中碱金属离子浓度变化;应用循环伏安法在1 mol · L~(-1) KNO_3/C_sNO_3溶液中考察了膜电极的离子交换容量、循环寿命与再生能力.结果表明:炭纸/石墨复合基体具有三维多孔结构特征,复合基体NiHCF膜电极具有大的离子交换容量、低的扩散阻力、良好的循环稳定性与再生能力,可用于碱金属离子的选择性分离.     

全钒液流电池用石墨-乙炔黑复合电极的研究

用循环伏安法研究了石墨及其与乙炔黑复合所制备的电极在5mol/L H₂SO₄+1mol/L VOSO4溶液中的循环伏安行为, 并用扫描电镜观察了复合材料的表面形貌. 循环伏安结果表明, 石墨对全钒液流电池的正极电对V(IV)/V(V)和负极电对V(II)/V(III)的氧化还原反应具有良好的可逆性, 但氧化还原电流较小; 乙炔黑能够明显提高二电对在石墨上的氧化还原电流. 扫描电镜观察表明, 细小的颗粒状乙炔黑能够均匀地覆盖在片状石墨的表面. 通过比较复合电极的循环伏安行为, 得到用作全钒液流电池的正负极材料的最佳乙炔黑与石墨质量比分别为15:85和4:96.     

电化学控制离子分离（交换）膜的制备、结构与性能

电化学控制离子分离（electrochemically controlled ion separation，ECIS）是一种环境友好的新型膜分离技术，通过电化学方法调节附着在导电基体上的离子交换膜的氧化还原电位来控制离子的置入与释放，从而使溶液中的金属离子得到分离并使膜得到再生。铁氰化镍（NiHCF）是一种结构类似分子筛的无机配位化合物，由于其对碱金属离子的选择性（Cs^＋〉Rb^＋〉K^＋〉Na^＋〉Li^＋）不同可用于分离混合溶液中的碱金属离子，成为电控离子分离膜的首选材料。就ECIS过程机理、NiHCF薄膜的制备-结构-性能关系进行了总结并提出了一些新的研究方向。     

Zn~(2+)离子掺杂对纳米TiO_2薄膜电极表面形貌和紫外光电性能的影响

采用sol-gel法制备了Zn2+离子掺杂的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极。通过X射线衍射(XRD)、吸收光谱、原子力显微镜(AFM),结合光电流作用谱研究了Zn2+离子掺杂对TiO2薄膜电极表面形貌和紫外光电性能的影响。结果表明,在所选浓度范围内,Zn2+离子掺杂浓度对薄膜的相组成和紫外光吸收强度无明显作用,但可显著改变薄膜表面颗粒大小和形貌特征,从而影响电极光电性能。0.1%(摩尔分数)Zn2+离子的掺杂使膜内颗粒尺寸由30nm增大至40nm,同时使表面颗粒的生长具有一定的择优取向,颗粒形状由本征薄膜的类球形变为垂直于膜面的柱状颗粒。这一结构大幅增大了薄膜的表面积,提高了载流子在固-液界面的传输效率,促使电极光电流密度(PCD)比本征电极提高40%。随掺杂浓度的提高,表面颗粒尺寸逐渐增大,形状恢复为类球形,电极光电性能有所降低。当掺杂浓度达到5%(摩尔分数)时,颗粒粒径急剧增大至130nm,表面颗粒因熔点降低而熔合成无孔表面,导致电极PCD急剧降低。     

铋膜电极阳极溶出伏安法检测痕量Cd金属

镉氧化产生的溶出电流与样品中Cd²⁺的浓度有关。本研究通过方波阳极溶出伏安法(SWASV)在活化铋膜电极(Activated BFE)上对低浓度μg/L水平的Cd(II)进行测定。通过电化学方法对电极进行初步改性, 然后电沉积制备铋膜再次对电极进行改进, 从而增强了对痕量目标Cd²⁺的敏感性。对改性前后的玻碳电极(GCE)表面进行SEM、CV、EIS和SWV的表征。为了将这种伏安法传感器应用于含有低浓度Cd²⁺的实际样品中, 对检测Cd²⁺的实验参数进行了研究。使用选定的条件, 在10 min的预富集条件下Cd²⁺的检测限为1 μg/L。     

碳纤维/石墨基电控离子分离NiHCF膜电极制备与表征

在碳纤维/石墨基体上通过毛细化学沉积法制备出具有高离子交换容量与高稳定性的铁氰化镍(nickel hexacyanoferrate,NiHCF)薄膜电极.采用循环伏安法考察了在石墨颗粒粒径100μm、PTFE含量0.05g/g石墨、乙醇量4ml/g石墨、制膜液浓度0.1mol/L(含1.07mol/L乙醇)条件下得到碳纤维/石墨基膜电极的离子交换容量、循环寿命与再生能力;并通过SEM、XPS分析了膜电极表面形貌、组成.研究结果表明,此多孔石墨基体电极比表面积大,沉积得到的NiHCF膜具有较大的离子分离能力、良好的循环稳定性与再生能力,可用于电化学控制离子分离(electrochemically controlled ion separation, ECIS)过程.     

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.     

聚(联吡啶亚甲基苯乙烯-甲基丙烯酸齐聚氧化乙烯酯)薄膜修饰电极

合成了一种兼具电致变色性能及离子电导性的新型梳型联吡啶聚合物PVSEO_(21)。测试了其修饰热解石墨电极在液体电解质中的循环伏安特性及其电致变色性能。该聚合物具有可逆性好、响应速度快等特点。其高速响应与聚合物本身的离子电导性有关。薄膜厚度为1.85μm时,该聚合物修饰电极在0～—0.8V和—0.8～—1.3V(vs.SCE)之间发生一电子和二电子氧化-还原反应,相应的电致变色响应时间分别为3ms和7ms。     

硼掺杂金刚石薄膜电极的制备及电化学行为研究

硼掺杂金刚石薄膜(BDD)电极具有良好的电化学性能,是一种理想的电极材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱对制得的BDD电极的结构进行了表征。电极表面薄膜生长致密,晶体生长取向以(111)晶面为主,生长速率为2.8μm/h,晶格常数为3.5738。利用循环伏安法(CV)研究了BDD电极在铁氰化钾/亚铁氰化钾体系中氧化还原反应的可逆性和动力学特征。研究结果表明,在铁氰化钾/亚铁氰化钾的浓度为20mmol/L条件下,BDD电极的氧化还原峰电势差达到205.75mV,在溶液中电极的氧化还原反应属于准可逆反应,氧化峰电流与反应物浓度成正比,电极过程动力学是受扩散控制为主。     

超薄金修饰的钯电极用于乙醇安培传感研究

超薄贵金属膜具有独特的结构和功能,创新其制备方法,拓展其电 化学应用具有重要意义。通过在镀 Pd 的玻碳电极（GCE）上电沉积欠导电 Se 超薄膜并作为模板,再与 HAuCl 4 进行原电池置换反应,制备了超薄 Au 膜修饰的镀 Pd 电极（Au Se /Pd/GCE）,并在碱性条件下采用循环伏安法研究 了 Au Se /Pd/GCE 对乙醇的电催化氧化性能影响,并构建了乙醇安培传感器。 研究表明,与裸 Pd 电极相比,Au Se /Pd/GCE 对乙醇的电催化氧化活性更高; 在最优条件下,修饰电极对乙醇的线性检测范围为 0.025~10.000 mmol·L -1,灵敏度为 0.94 (mA·cm -2)/(mmol·L-1),优于多数已报道的方法。此种以欠导电物质均匀电沉积薄膜为模板,采用原电池置换反应制备超薄贵金属膜的新 方法有望在纳米电催化剂的制备及电催化与电分析研究中广泛应用。     

水热电化学法制备LiCoO2薄膜和粉末

采用水热电化学法同时制备出LiCoO2粉末和薄膜.LiCoO2粉末是由菊花状晶粒组成,LiCoO2薄膜由0.2～0.4μm左右的颗粒堆积而成.LiCoO2薄膜电极首次循环伏安过程在3.85V和4.3V左右出现强氧化峰,在3.6V左右出现还原峰;LiCoO2粉末的首次循环伏安过程在4.3V左右出现强氧化峰,在3.5V左右出现还原峰;在随后的循环中,氧化和还原峰对应的电位和强度衰减程度小,表明该方法制备的LiCoO2正极材料具有良好的循环伏安性能.     

ITO表面PANI纳米纤维膜的电化学聚合与表征

以盐酸为掺杂剂,采用循环伏安和恒电位2种电化学聚合法在氧化铟锡(ITO)表面制得导电性良好的纳米纤维状聚苯胺(PANI)薄膜,对ITO和PANI薄膜进行表征。研究表明,在ITO电极表面,苯胺循环伏安电聚合行为电位扫描速率和循环次数增加,对应的氧化-还原峰电位差增加,PANI氧化还原可逆性变差;恒电位聚合过程中,苯胺单体浓度对其在ITO表面聚的合诱导期有显著影响,当盐酸和苯胺浓度均为0.1mol/L,扫描速率为20mV/s,恒电位为0.9V时,制得的PANI膜的厚度为3.47μm,电导率最大达到49.48S/cm,性能较好。     

纳米多孔金薄膜的电催化氧化水合肼性能研究

通过脱合金方法对金银合金薄膜进行选择性腐蚀得到了具有三维双连通结构的纳米多孔金(NPG)。将NPG作为三电极测试体系中的工作电极,利用循环伏安法表征了其在碱性条件下对10 mmol/L的水合肼溶液的电催化性能。结果表明,纳米多孔金对水合肼的电催化氧化不仅峰电流强度比纯金电极高一个数量级以上,而且起峰电位很低,表现出很高的电催化氧化性能,这种优越的电催化性能和它的高比表面积以及多孔结构紧密相关。     

氮化硅膜材料的技术应用与分析

叙述氮化硅薄膜的制备工艺、敏感机理;描述氮化硅,硅离子敏感半导体电极的结构布置、技术参数和试制过程,在氮化硅膜上增加了一层化学敏感及选择性较好的PVC(聚乙烯)薄膜;考察了电极对离子的选择性和灵敏度的影响,并通过对离子浓度的测试,对研发过程中的一些问题进行了分析探讨;结果表明该电极对钾和氨等其它离子的选择性有所提高,响应时间缩短,敏感特性的线性范围增大;为离子选择电极的选择和开发,提供了新的途径.     

铜表面电化学制备黑陶质感转化膜的研究

对铜在无硒电化学发黑液中的行为进行了研究.首先通过试验选择NaOH-H3BO3作为缓冲溶液体系,研究了铜在含0.1 mol/L Na2S的缓冲溶液中的循环伏安行为.根据循环伏安曲线上氧化峰的位置,确定铜电化学发黑的适宜电势.然后在不同电势下通过恒电势氧化或循环氧化-还原等方法制备了发黑膜.采用目视和电化学阻抗谱测量等方法,对发黑膜的色度、均一性、致密性和腐蚀防护性能进行了比较.结果表明,循环氧化-还原不能形成性能优良的发黑膜.在-0.8 V和-0.6 V (vs SCE)下形成的发黑膜颜色不均匀,色泽不佳,而在-0.05 V(vs SCE)条件下进行恒电势氧化则可在铜金属表面形成均匀致密、具有黑陶质感的发黑膜.     

Ni-Fe普鲁士蓝的离子交换选择性研究

研究了Ni-Fe普鲁士蓝对不同价态金属离子的交换选择性。在Ni-Fe普鲁士蓝与一价Cs+溶液反应中,Ni-Fe普鲁士蓝主要由K+与Cs+进行离子交换;而在与二价和三价的离子溶液反应中,离子交换主要是通过目标离子(Cr3+、Sr2+、Cu2+)与K+和Ni 2+发生交换。结合全谱等离子直接光谱(ICP)和穆斯堡尔谱分析得出,在以上4种离子存在的情况下,Ni-Fe普鲁士蓝对Cs+具有最高的离子选择性,Ni-Fe普鲁士蓝对这4种离子选择性顺序为Cs+Sr2+Cr3+Cu2+。     

铁氰化物掺杂聚苯胺复合材料的制备和表征

以ITO导电玻璃为工作电极,在三电极系统中,采用循环伏安法制得聚苯胺薄膜,聚苯胺/铁氰化铜(CuHCF),聚苯胺/铁氰化钴(CoHCF),聚苯胺/铁氰化铈(CeHCF)复合材料。通过利用C-V、SEM、EDS、XRD、FT-IR等方法对导电复合物进行表征和性能研究。实验结果表明,制备复合物的最佳电解液浓度为0.02mol/L苯胺+0.002mol/L金属离子+0.01mol/L铁氰化钾+0.5mol/L H2SO4;聚苯胺与铁氰化物很好地键合在一起,聚苯胺/铁氰化钴复合材料的电化学性有进一步的提高,具有纳米粒子特性和独特的片状粒子结构;而聚苯胺/铁氰化铜和聚苯胺/铁氰化铈的电化学性能高于聚苯胺本体,粒子间有较大的空穴现象。     

聚吡咯修饰膜开路还原Cr(Ⅵ)的动力学

以对甲苯磺酸钠为掺杂剂,在不锈钢电极上电化学合成聚吡咯修饰膜,采用该修饰膜在开路模式下还原Cr(Ⅵ),比较了氧化态和还原态聚吡咯对Cr(Ⅵ)的还原作用。结果表明氧化态聚吡咯对Cr(Ⅵ)有较好的吸附作用。但还原态聚吡咯对Cr(Ⅵ)的去除率高于氧化态聚吡咯。提出了聚吡咯修饰膜开路还原Cr(Ⅵ)的动力学方程。