交流电频率范围变化对电化学合成的聚吡咯薄膜电致变色性能的影响

采用电化学阻抗谱法,以吡咯和对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid, p-TSA)为原料配制反应溶液,以掺氟SnO₂透明导电玻璃为基底,简单而有效地一步合成聚吡咯(polypyrrole, PPy)薄膜。研究了电化学合成中交流电频率范围的变化对所制备的聚吡咯薄膜的结构和电致变色性能的影响。结果表明,在初始电位0.7 V,施加±100 mV正弦波的基础上,交流电频率范围的变化改变了PPy薄膜颗粒的分布形态,频率范围变化越宽,薄膜颗粒越小,尺度接近于纳米级。当交流电频率范围在10^-1～10³Hz时,制备的PPy薄膜的电致变色性能最佳,其800 nm光波处的光调制幅度达到65.4%,该薄膜还具有较快的电致变色响应,着色和褪色开关时间分别为5 s和6.5 s,且其着色效率达到137.4 cm²·C^-1, 100次电致变色循环后的光调制幅度保留率可达65.7%。     

碳纤维上电聚合噻吩对复合材料性能的影响

为了改善碳纤维与树脂基体之间的界面性能,以噻吩为单体,采用循环伏安法对碳纤维进行电化学聚合改性.利用扫描电子显微镜研究了电化学聚合改性前后碳纤维的表面结构变化,采用电脑伺服控制材料试验机测试了碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能.结果表明,当噻吩浓度为0.4 mol/L时,峰值电流增加幅度最大,电聚合效果最佳.当循环次数达到60次时,碳纤维表面电化学聚合反应完全,碳纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度可由13.46 MPa增加到23.79 MPa,提高约76.75%.电化学聚合后大量片层状聚噻吩聚合物在碳纤维表面聚集,碳纤维与环氧树脂基体紧密结合,界面性能明显提高.     

聚苯胺分子印迹碳电极识别2,4-D的电位法研究

在含有2,4-二氯苯氧乙酸分子模板的有机相中电化学聚苯胺修饰碳纤维簇电极,获得电化学非活性的分子印迹聚苯胺膜修饰碳纤维簇电极。以开路电位法研究了该电极的开路电位行为。对含有2,4-二氯苯氧乙酸分子的电解质溶液的识别响应。在KCl支持电解质溶液中的电位-时间曲线为扩散-双电层形成行为,而其微分曲线反映出电解质进入聚苯胺膜的复杂情况。在含有2,4-二氯苯氧乙酸分子的溶液的响应为简单的扩散,分子-膜空穴相互作用以及双电层建立情况。该修饰电极的起始电位与最高电位差在2.8×10-11~2.8×10-6 mol/L浓度范围内与2,4-二氯苯氧乙酸浓度的对数呈线性关系,斜率为54.5mV/log(c),检测限为0.006 2μg/L,属于能斯特响应。结果表明,该电极可以用于2,4-二氯苯氧乙酸检测。     

电化学聚合对碳纤维表面及其复合材料性能的影响

采用电化学聚合法,分别以衣康酸、衣康酸/对氨基苯甲酸、邻苯二甲酸/双酚A为聚合单体,在碳纤维表面接枝聚合一层均匀聚合物。利用X光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、电子万能试验机,研究了经电化学聚合处理后的碳纤维的表面化学组成、表面形貌、复合材料断面形貌、浸润性及复合材料层间剪切强度(ILSS)的变化。研究结果表明,经电聚合处理后的碳纤维表面接枝上一层带有反应性官能团的聚合物,提高了碳纤维表面活性,与环氧树脂的浸润性提高,复合材料断面纤维拔出明显减少,ILSS明显提高,其中经衣康酸/对氨基苯甲酸处理后的碳纤维的ILSS提高了94%。     

碳纤维上电聚合噻吩对复合材料性能的影响

为了改善碳纤维与树脂基体之间的界面性能,以噻吩为单体,采用循环伏安法对碳纤维进行电化学聚合改性.利用扫描电子显微镜研究了电化学聚合改性前后碳纤维的表面结构变化,采用电脑伺服控制材料试验机测试了碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能.结果表明,当噻吩浓度为0. 4 mol/L时,峰值电流增加幅度最大,电聚合效果最佳.当循环次数达到60次时,碳纤维表面电化学聚合反应完全,碳纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度可由13. 46 MPa增加到23. 79 M Pa,提高约76. 75%.电化学聚合后大量片层状聚噻吩聚合物在碳纤维表面聚集,碳纤维与环氧树脂基体紧密结合,界面性能明显提高.     

聚3,4-二辛氧基噻吩的制备及电致变色性能研究

采用亲核取代和醚交换反应合成了双烷氧基取代噻吩,并由电化学氧化聚合方法制备了能溶于一般有机溶剂的共轭聚合物——聚3,4-二辛氧基噻吩。用红外光谱、核磁共振氢谱、紫外可见光谱、循环伏安法、光谱电化学法等测试手段和方法研究了聚合物的电化学氧化还原性能和电致变色性能。结果表明：所得聚合物薄膜具有稳定可逆的氧化还原性能和电致变色性能;其氧化还原电位在630～900mV之间,其还原态可见光谱在450～650nm之间出现三重峰特征;聚合物薄膜还原态呈透明紫色,氧化态呈浅蓝色,600nm处最大对比度为18.1％。     

海洋低频电场探测电极性能表征

为探测海洋环境中的低频电场，制备了固态Ag／AcCl电极，通过对电极稳定性、灵敏度及其对已知电场信号响应特性的考察，探讨了其用于海水环境中电场传感器探测电极的可行性，并用电化学交流阻抗的方法研究了不同频率范围时电极的界面反应特性。结果表明，在海水环境中，Ag／AcCl电极稳定性好，灵敏度高，频率响应特性好，能够较准确地探测海水中一定频率范围的交流电场信号，可作为海洋环境中电场传感器的探测电极。受电极界面反应影响，电极在探测信号时对应着一个最佳工作频率范围。     

盐酸溶液中三乙烯四胺基双二硫代甲酸钠对黄铜的缓蚀作用

采用失重法、电化学极化曲线和电化学阻抗谱考察了pH=2的HCl溶液中三乙烯四胺基双二硫代甲酸钠（DTC-TETA）对黄铜的缓蚀作用.挂片实验表明,20 mg/L的DTC-TETA对黄铜的缓蚀效率可达88.2%.电化学测量表明,DTC-TETA使黄铜的自腐蚀电位负移至-115.2 mV,抑制了黄铜电极的阴极还原过程,提高了黄铜电极表面的电荷转移电阻,具有较好的缓蚀效果.     

MoS2/硼掺杂石墨烯的电化学析氢和储锂性能

为了研发高效低成本的析氢反应(HER)电催化剂和高性能的电化学储锂电极材料,通过一步水热法制备MoS₂/硼掺杂石墨烯（MoS₂/BG）复合材料. 结果表明,少堆积MoS₂纳米片均匀地分散在硼掺杂石墨烯上,并具有较多的无序结构和扩大的层间距. 作为析氢反应电催化剂,MoS₂/BG复合材料表现出较高的电催化活性和较低的Tafel斜率（46.3 mV/dec）;作为电化学储锂电极材料,MoS₂/BG复合材料表现出优异的电化学储锂性能,可逆比容量为1 205 mA·h/g,并具有稳定的循环性能和显著增强的高倍率特性. MoS₂/BG复合材料电化学性能优异是由于硼掺杂改变石墨烯的电子性质和表面特性,以及无序结构较多的弱堆积MoS₂层均匀地分散在硼掺杂石墨烯表面,增加电催化析氢反应的活性位点和电化学储锂能力,降低电极反应的电子转移阻抗,增强电极反应的动力学性能.     

聚多巴胺修饰电极用于水中痕量Pb2+的测定

环境中Pb²⁺的浓度是环保管控领域重要的监测指标之一,过量Pb²⁺的存在对人类健康及环境生态稳定构成严重威胁。通过简易原位电致聚合的方法,成功地将聚多巴胺涂层修饰于电极表面,并将其应用于水中痕量Pb²⁺的电化学检测分析。结果表明,Pb²⁺能与聚多巴胺表面丰富的功能基团（-OH、-NH₂等）发生螯合作用,并被富集于电极表面;通过阳极溶出伏安法,Pb²⁺会从电极表面再次溶出,从而形成灵敏且具有特异性的电化学信号。通过考察电解质、pH及富集时间等实验参数对Pb²⁺溶出电流信号强度的影响,进一步优化了该方法对水中Pb²⁺的检测性能,其检测范围为50~800 nmol/L,理论检测限能够达到32 nmol/L。将其拓展至实际水样中Pb²⁺的测定,平均回收率可达到95%左右。该简易电极修饰策略能够为便携式环境痕量重金属离子灵敏性检测分析传感器设计提供新的思路。     

甲基橙修饰石墨烯的制备及电容性能

为了改善石墨烯的分散性和提高石墨烯的比电容,采用非共价键表面修饰方法,在氧化石墨烯还原过程中加入甲基橙,利用甲基橙与石墨烯的π－π相互作用,将甲基橙接枝在石墨烯的表面,成功地制备了甲基橙接枝石墨烯.采用傅里叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）、场发射扫描电子显微镜（ＦＥＳＥＭ）及电化学工作站,对改性石墨烯的组成、结构及电化学性能进行了测试.ＦＴＩＲ测试证实了甲基橙成功地接枝到石墨烯的表面,ＦＥＳＥＭ显示改性石墨烯片层剥离比较好;水溶性测试显示与未改性的石墨烯相比,甲基橙改性的石墨烯在水中具有良好的分散性.电化学循环伏安法显示改性石墨烯作为电极材料具有良好的电容倍率特性,而且恒电流充放电测试也显示了当电流密度为０．１５ Ａ／ｇ时,改性石墨烯的比电容达到１０１ Ｆ／ｇ.     

氨等离子体改性对碳纳米管氧还原性能的影响

为了提高碳纳米管的氧还原性能,利用氨等离子体对碳纳米管进行了表面改性处理. 采用透射电子显微镜、拉曼光谱对改性前后碳纳米管的结构进行了表征,利用电化学方法比较分析了改性前后碳纳米管的氧还原性能. 研究发现,氨等离子体改性对碳纳米管的结构未产生明显的影响,改性后ID/IG值无变化,但改性后碳纳米管的氧还原起始电位为-146 mV、半峰电位高-243 mV、动力学电流为17.42 mA/cm2、电子转移数目为3.0,其均高于碳纳米管的相应参数. 等离子体表面改性工艺简单,改性后对氧还原性能显著提高.     

碳纤维在不同电解质溶液中的电化学特性

研究了碳纤维在无机酸及其相应盐溶液中的循环伏安特性。结果表明,碳纤维在酸性溶液中呈现出最大的双电层充电电流,在碱性溶液中的双电层充电电流较中性溶液中小。碳纤维在酸溶液中经过电化学氧化可以形成比在碱性和中性溶液中多的表面氧化产物。     

氧化铌掺杂PbO2电极的制备及降解分散蓝B

采用电沉积法制备氧化铌掺杂的钛基PbO2电极,通过X射线衍射、扫描电镜和电化学工作站进行表征.结果表明,掺杂氧化铌改变了沉积PbO2的晶型分布,电极表面出现α-PbO2晶型,提高了镀层与基体的结合度及电子传递效率;同时晶体尺寸略有增大,排列规整均匀.氧化铌最佳掺杂质量浓度为3.5 g/L,改性电极的析氧电位上升到1.523 V,阶跃氧化电流达到0.155 9 A,强化寿命延长到702 min,电催化性能和稳定性均有明显提升.利用所制备改性电极降解分散蓝B的最佳降解条件:溶液pH值为2,电解质NaC1浓度为0.7 mol/L,电流密度为40 mA/cm2,1h后脱色率可达89％,脱色动力学可用拟2级反应描述.     

纳米CoTiO3对高铁酸钡电化学性能影响的研究

采用溶胶-凝胶法合成纳米级CoTiO3,按不同比例添加在BaFeO4电极材料中,在电流密度0．5mA．cm^-2、电压范围0．8—2．0V下进行电化学性能测试,结果表明添加质量分数为20％的CoTiO3不但能够提高BaFeO4电极的放电电位平台（100mV左右）,还能保持一定放电容量,提高其高电位放电的性能．     

pH值和热处理对氧化亚铜薄膜结构和光学性能的影响

在三电极电化学池中,以ITO透明导电玻璃作为工作电极,在硫酸铜-乳酸钠体系中采用恒电位电化学沉积法制备Cu2O薄膜,并讨论pH值和热处理对Cu2O薄膜结构和光学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电镜(FESEM)和紫外-可见光光谱仪(UV-vis)表征Cu2O薄膜物相结构、表面形貌以及光学性能。结果表明:沉积溶液的pH值和热处理均可提高Cu2O薄膜结晶性能,随着pH值的增加Cu2O薄膜的禁带宽度降低,热处理对Cu2O薄膜的禁带宽度影响不大。     

Mb-Collagen 薄膜电极对 O2,H2O2 的电化学催化

用循环伏安法研究了肌红蛋白 (Mb) 在胶原蛋白(Collagen) 薄膜电极的电化学行为. 研究表明, 胶原蛋白具有一定的生物适应性, 提供了适合于肌红蛋白与石墨电极之间进行直接电子转移的微环境. Mb-Collagen 薄膜的循环伏安峰出现在 -0.35 V (vs. SCE) 左右, 为 Mb Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ) 电对的特征峰. H2O2,O2 是许多氧化酶催化反应的产物, 具有一定的生物意义. Mb-Collagen 薄膜可用于对 H2O2 和 O2 的电化学催化还原, 使它们的还原过电位显著降低, 显示了该体系在构筑新型的基于蛋白质直接电化学的生物传感器方面具有潜在的应用价值.     

超高分子质量聚乙烯纤维织物表面紫外接枝改性的影响因素研究

采用UHMWPEF与碳纤维混杂复合,可有望解决碳纤维复合材料应用过程中的高成本问题.为了提高UHMWPEF与碳纤维混杂复合材料的界面强度,采用紫外辐照接枝方法对UHMWPEF织物表面进行改性,考察了不同接枝条件对织物改性的影响.实验结果表明:接枝方法、接枝单体、引发剂、除氧剂和紫外辐照时间等因素的变化都可明显改变UHMWPEF织物表面接枝率;UHMWPEF与碳纤维混杂复合材料的层间剪切性能也明显提高.     

NiMoN催化电极材料的制备及其电解海水制氢性能

以四水合钼酸铵为钼源、六水合硝酸镍为镍源，采用水热法在泡沫镍基底上制备前驱体NiMoO₄纳米棒阵列，然后通过热氮化法得到具有棒状阵列结构的NiMoN催化电极材料(简称NiMoN)。采用X射线衍射和扫描电子显微镜对NiMoN的物相结构和表面形貌进行表征；通过线性扫描伏安法、塔菲尔斜率、电化学阻抗谱等电化学测试手段，对NiMoN的半反应析氧(OER)、析氢(HER)以及全解水性能进行测试。结果表明，在碱性淡水和碱性模拟海水电解液中，NiMoN均显示了突出的OER活性，产生100.00 mA/cm²的电流密度分别需要293、340mV的过电位；NiMoN-9具有较好的HER活性，在两种电解液中产生100.00 mA/cm²的电流密度分别需要361、400mV的过电位；NiMoN-9具有良好的全解水性能，在两种电解液中产生100.00 mA/cm²的电流密度所需电压分别为2.016、2.032 V，且可稳定运行55 h以上。     

pH值和热处理对氧化亚铜薄膜结构和光学性能的影响

在三电极电化学池中,以ITO透明导电玻璃作为工作电极,在硫酸铜-乳酸钠体系中采用恒电位电化学沉积法制备Cu2O薄膜,并讨论pH值和热处理对Cu2O薄膜结构和光学性能的影响。利用X射线衍射仪（XRD）,场发射扫描电镜（FESEM）和紫外-可见光光谱仪（UV-vis）表征Cu2O薄膜物相结构、表面形貌以及光学性能。结果表明：沉积溶液的pH值和热处理均可提高Cu2O薄膜结晶性能,随着pH值的增加Cu2O薄膜的禁带宽度降低,热处理对Cu2O薄膜的禁带宽度影响不大。