空间分辨电化学研究新方法

简述当前国内外主要的原位（In Situ)空间分辨技术及其在电化学研究中的应用,包括扫描微电极技术、扫描电化学显微镜、扫描探针显微镜、扫描Kelvin探针技术、扫描光电流谱技术、显微激光拉曼光谱技术等,其中扫描微电极技术、扫描电化学显微镜、扫描Kelvin探针技术可直接测定腐蚀电极表面或界面化学不均一性的分布图像,而其它方法则是通过测量表面分子振动光谱、表面隧道电流及光电响应等,进而从分子水平研究腐蚀电极过程。并侧重介绍作用已建立的具有微米空间分辨度的电化学方法,主要有多种形式的扫描微电极技术及阵列电极技术等,并用于研究金属/溶液界面电化学不均一性及局部腐蚀过程。结果表明,空间分辨电化学方法的发展及应用,使得人们对金属表面和金属/溶液界面电化学不均一性,特别是金属局部腐蚀发生、发展过程机理的认训得以深化。     

二氧化硅纳米微粒修饰电极的制备及其黄嘌呤电化学检测中的应用

以正硅酸四乙酯为硅源,采用恒电位沉积法制备了二氧化硅纳米颗粒修饰玻碳电极,用扫描电子显微镜、X-射线衍射光谱及电化学技术对纳米界面进行表征,研究了黄嘌呤在二氧化硅纳米微粒修饰电极表面的电化学行为,发现氧化峰峰电位负移130 mV,表明二氧化硅纳米粒子能催化黄嘌呤的电化学氧化;氧化峰峰电流明显增加,表明二氧化硅纳米粒子能...     

一种新型离子液体修饰碳糊电极的制备与性能表征

用离子液体1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐为修饰剂与石墨粉和石蜡相混合后制成一种新型离子液体修饰碳糊电极(IL-CPE),采用扫描电镜表征了电极的表面形貌.利用铁氰化钾溶液作为电化学指示探针对该IL-CPE的电化学行为进行了研究,结果与碳糊电极(CPE)进行比较.实验表明该IL-CPE具有高导电性,电流响应显著增加且电极反应可逆性变好;同时离子液体的高粘度使制成的电极具有更佳的机械强度.对该修饰电极的有效面积、电容和制备重现性等参数进行了研究.     

电化学沉积Rh制备紫外拉曼活性基底

Rh在紫外激发区间有着较强的表面增加拉曼散射(SERS).用循环伏安法研究了RhCl3溶液中Rh3 在Au电极上的电化学还原行为,用恒电位阶跃法在Au基底上制备了Rh沉积层,并用场发射扫描电子显微镜、能谱及电化学方法对得到的沉积层进行了表征.结果表明,在所选择的电位下用电沉积方法能够在金表面得到均匀的Rh沉积层,该沉积层保持了金属Rh原有的电化学特性.采用电化学方法通过先粗糙Au电极再沉积Rh的策略,可以制备粗糙的Rh表面作为紫外SERS基底.拉曼光谱实验表明,以吡啶为探针分子,该基底具有很好紫外SERS活性.     

现场表面增强红外光谱法研究离子液体/电极界面结构

采用现场表面增强红外光谱法(SEIRAS)对金电极与离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐([Bmim][OTf])的界面电化学双电层结构进行了研究.循环伏安结果表明离子液体[Bmim][OTf]在金电极上的电化学窗口为4.0 V以上.SEIRAS结果显示阴阳离子在电极表面上发生脱吸附的电位区间以及阳离子和阴离子在电极表面上发生竞争的共吸附,同时阴阳离子在金电极界面上的脱吸附有显著的延迟效应产生,其原因与离子的表面吸附能和马德龙(Madelung)位能综合作用有关.     

聚1-[3’-(N-吡咯)丙基]-3-丁基咪唑离子液体膜电极测定双酚A

合成了1-[3＇-（N-吡咯）丙基]-3-丁基咪唑离子液体,采用电位阶跃技术制备了该离子液体聚合物膜修饰玻碳电极,利用扫描电子显微镜（SEM）和交流阻抗谱（EIS）表征了该膜修饰电极的表面形貌和电化学性能,通过伏安法研究了双酚A在该膜修饰电极上的电化学行为.结果表明：双酚A在聚离子液体膜修饰电极上只有一个不可逆氧化峰,氧化峰峰电流比在裸玻碳电极上显著增强.峰电流与双酚A浓度在1.0×10-8～1.0×10-5mol/L之间线性关系良好,检出限为8.0×10-9mol/L（S/N=3）.该法可用于测定塑料瓶中双酚A.     

金属氢氧化物电沉积过程电极/溶液界面pH变化的原位研究

采用自制的界面pH测量复合装置,原位研究了不同沉积电位下Ni（OH）2电沉积过程中电极/溶液界面pH的动态变化.实验结果表明,阴极过电位对电极表面pH变化起着至关重要的作用,同时电极表面沉积物使得界面微化学环境更加复杂.当阴极表面施加一定电位后,电极/溶液界面pH值快速上升后达到平衡,且阴极过电位越大,达到平衡pH值的时间越短,界面pH值越高.并结合界面pH值变化和Ni（OH）2相关热力学数据,讨论了阴极表面金属氢氧化物电化学沉积机理.     

离子液体中硅锗膜共沉积过程的反应特性

采用电沉积法,在[EMIm]Tf2N离子液体中选取恒电位制备SiGe膜.为考察SiGe在工作电极表面的反应特性,在[EMIm]Tf2N离子液体中测试不同扫描速率下的循环伏安(CV)曲线,并利用扫描电镜和能谱分析研究SiGe膜的表面形貌和组分.结果表明,[EMIm]Tf2N离子液体中SiGe的共沉积是受扩散控制的非可逆电极过程;在该离子液体中,SiGe共沉积的平均阴极传递系数α=0.175,扩散系数D0=6.64×10-7 m/s.     

La掺杂对化学沉积ZnS薄膜影响的电化学研究

采用化学沉积法在导电玻璃上制备了ZnS及其La掺杂薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行表征,并用CHI660B电化学综合分析测试仪对ZnS和La掺杂ZnS薄膜的沉积过程进行分析.结果表明,化学沉积法制备了致密的、由球状颗粒组成的ZnS薄膜,掺杂La后,由于电负性较低的La在电极表面的吸附,电位负移,沉积速率下降,薄膜颗粒尺寸增大.电化学方法为研究ZnS的化学沉积提供了有效的分析技术.     

电化学扫描微探针技术在固—液界面表征和修饰中的应用

固－液界面（主要指电化学界面）是进行物理化学过程的重要场所,而界面的微观结构起着十分关键的作用。电化学扫描探针显微镜（ＥＣＳＰＭ）已成为研究固－液界面结构的有力的工具。主要包括电化学扫描隧道显微镜（ＥＣＳＴＭ）、电化学原子力显微镜（ＥＣＡＦＭ）和扫描电化学显微镜（ＳＥＣＭ）。结合实验室近年来的研究工作和最新结果。从方法论的角度讨论ＥＣＳＰＭ特点、固－液体系在ＥＣＳＰＭ表面研究和表面修饰加工中所具有     

Fe-OMC复合材料的有机自组装模板法制备及其对亚硝酸钠的电催化性能研究

借助有机自组装一步软模板法制备了铁纳米负载的有序介孔碳复合材料(Fe-OMC),用TEM、XRD和电化学技术对复合材料的结构、形态、组成等进行了表征,利用电化学技术研究了目标分子NaNO_2在Fe-OMC修饰电极表面的电子转移过程.界面电荷转移、界面电催化相关电化学研究发现,该复合材料修饰电极能够有效降低NaNO_2的过电位,对NaNO_2表现出良好的电催化氧化性能,其速率常数为52.51L·mol~(-1)·s~(-1),约为裸电极的1000多倍,有望将其用于NaNO_2的电化学催化及分析传感研究.     

金纳米空球表面吸附行为的SERS研究

以硒球为模板合成了金纳米空球及其修饰玻碳电极,采用 SEM、XRD 和电化学循还伏安（CV）法,对金纳米空球的表面形貌和晶体结构进行了表征.实验结果表明:其粒径约为150 nm,壳厚约为25 nm,球壳表面由荔枝状的金原子簇团所构建,为多晶面心立方结构;应用电化学原位表面增强拉曼光谱技术,以吡啶为探针分子,初步研究了金纳米空球的 SERS 活性,计算其增强因子约为7.6×104;通过电化学和电化学原位表面增强拉曼光谱技术考察了硫氰根离子在金纳米空球上的吸附与氧化行为,发现在-0.80~0.60 V 的电位区间,SCN -离子通过电位调制可分别以 S 和 N 端竞争吸附在金纳米空球表面,但在0.60 V时,SCN -就开始氧化成 OCN -离子,当电极电位≥0.70 V 时,主要检测到位于2223 cm -1处OCN -离子在双电层的溶液谱.研究结果可为谱学电化学、电分析生物检测和靶向药物制备与检测等领域带来某些应用.     

碳载Pt纳米薄膜电极制备、表征及其Sb修饰的电化学特性

运用电化学循环伏安法在玻碳载体上制备纳米级厚度的Pt膜电极,用STM表征了电极表面的形貌,测定了电沉积层的厚度、表面积和Pt载量。结果表明,电沉积的碳载Pt电催化材料是一种由粒度均匀的纳米颗粒构成的纳米薄层,表面形貌以层状结构为主,属于多晶结构;同时,运用电化学循环伏安法研究了Sb在碳载纳米Pt膜电极（记为nm-Pt/GC)表面不可逆吸附的电化学特性。研究发现,当扫描电位的上限Eu≤0.50V(SCE)时,Sbad可以稳定地吸附在nm-Pt/GC电极表面,满覆盖度为0.325;并可方便地通过控制电位扫描上限和扫描圈数剥离部份Sb得到Sbad的不同覆盖度。     

微分电容法研究离子液体-二氯乙烷混合体系的电化学双电层结构

本文用循环伏安法和电化学阻抗法研究了室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸([Bmim][OTf])和1,2-二氯乙烷(DCE)混合体系在金电极上的界面微分电容,并和纯离子液体体系进行了比较.纯离子液体体系中,微分电容曲线为类驼峰型,阴离子[OTf]-在较正的电位下在金电极表面发生特性吸附.在混合体系中,不仅电导率明显增加,相应的电容值也有明显地增大,并且在零电荷电位处达到了最大值(此时离子液体的浓度为1mol/L).分别根据不同体系的微分电容结果,对相应的双电层结构进行了解释.     

纳米多孔Ni-Co电极的制备及其电催化析氢性能

采用真空电弧熔炼与快速凝固相结合的方法制备了Ni_(30)Al_(70)、Ni_(10)Co_(20)Al_(70)合金条带,经过电化学脱合金化除Al,成功得到多孔Ni电极、纳米多孔Ni-Co电极.通过XRD、SEM等微观技术表征了电极的相结构和表面形貌.运用电化学线性扫描(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)等手段研究了电极在w(NaOH)=20%溶液中的析氢反应(HER)电催化活性.结果表明:与纳米多孔Ni电极相比,纳米多孔Ni-Co电极具有低的析氢过电位、低的析氢反应电阻及高的比表面积.     

半导体热电材料Bi2Te3膜的电化学制备

研究了不同沉积电位对电化学生长半导体热电材料Bi2Te3膜沉积过程、膜形貌、结晶性及相结构的影响。利用I-V循环扫描曲线分别研究了纯Bi3 、纯Te4 及其两种离子的混合溶液电化学特性;应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子能谱(EDS)对膜的微观表面形貌、相结构及成分进行了表征。研究表明:生长的样品为斜方六面体(rhombohedral)晶体结构的Bi2Te3,薄膜表面平整致密,为明显的柱状晶结构,具有(110)择优取向;沉积电位越接近还原峰最大电流处,膜的生长电荷效率越高,薄膜结晶性也越好。     

基于纳米金/氮掺杂石墨烯的电化学适配体传感器检测汞离子的研究

以离子液体修饰碳糊电极(CILE)为工作电极,利用直接滴涂法将氮掺杂石墨烯(NG)固定于CILE表面后,利用恒电位法将纳米金(AuNPs)沉积在电极表面,再通过自组装法将适配体(aptamer)固定在AuNPs/NG/CILE表面制得一种新型电化学适配体传感器(aptamer/AuNPs/NG/CILE)。利用示差脉冲伏安法(DPV)对修饰电极进行表征,建立了汞离子(Hg~(2+))的电化学适配体检测方法,线性范围为1.0×10~(-9)～3.0×10~(-7)mol/L,检测限为3.33×10~(-10)mol/L。     

基于离子液体负载氮化硼复合材料的电化学传感平台检测芦丁

本文制备了一种氮化硼(BN)负载铁型丁基氯化吡啶离子液体(x[Fe-Bpy]@BN,x=质量比)用于构建电化学传感平台检测芦丁.采用扫描电镜表征了复合材料的形貌,采用循环伏安法、差分脉冲伏安法表征了修饰电极的电化学行为.进一步考察了pH值、富集时间、富集电位和扫速对电化学传感平台的影响.在最佳实验条件下将该传感平台应用...     

甲醛在聚苯胺载铂电极上的电催化氧化

通过电化学方法制备以金属钛为基体的聚苯胺载铂电极(Pt/PAn/Ti),并通过扫描电镜和循环伏安法对该电极进行表征.通过研究甲醛在该电极上的电催化氧化行为,考察该电极对甲醛的电催化氧化活性.结果表明:Pt/PAn/Ti电极对甲醛的电催化氧化作用与铂的沉积量有关;PAn的存在使得铂微粒分散程度更好,有效面积更大,与相同铂沉积量的Pt/Ti电极相比,甲醛在其上的正向扫描峰电流密度增加2.3倍,氧化峰电位负移40mV,反向扫描氧化峰电流密度增加5倍,氧化峰电位负移30mV;甲醛在Pt/PAn/Ti电极上正向扫描出现的氧化峰由液相传质过程控制,负向扫描的氧化峰由吸附行为控制.     

Fe-Ni-P合金电沉积机理

采用阴极极化技术和循环伏安技术,研究Fe-Ni-P合金的电化学特性.实验结果表明,Fe-Ni-P合金较Fe-Ni合金有较负的沉积电位,随着镀液pH值的增加,Fe-Ni-P合金的阴极沉积反应速度变小.采用恒电位阶跃技术研究Fe-Ni-P合金的电结晶行为,结果表明,在玻碳电极上,该合金的电结晶过程遵循瞬时成核三维生长模式,且随着过电位的增加,电极表面晶核数增多.