电化学STM技术在金属腐蚀科学中的应用及研究进展

本文介绍了电化学STM在金属腐蚀电化学研究领域的技术优势.其最大特点是可以在金属腐蚀环境中和原子/分子水平上,实时、原位、三维空间观察,并可以通过电位控制表面电极过程.综述了电化学STM在钝化膜结构、缓蚀剂的自组装膜、金属表面原子的活性溶解等揭示腐蚀缓蚀机理的研究领域中所起的重要作用以及最新研究进展.     

DSA电极电催化性能研究及尚待深入探究的几个问题

钛基氧化物涂层电极(DSA^®)由于其对阳极析氯、阳极析氧、有机污染物电化学降解等具有优异的电催化活性而受到研究者的广泛关注,但DSA电极电催化现象背后的一些重要而基础性的问题仍未被人们完全认识。本文针对目前国内外有关DSA电极电催化研究领域中的几个研究热点、不足之处、以及尚待深入探究的问题,进行了简要介绍、分析和讨论。DSA电极的电催化活性主要是来自于其表面的金属氧化物涂层。本文强调对“氧化物涂层”自身固体物理-化学性能或过程的研究,有助于深入揭示钛基活性氧化物涂层电极电催化现象的微观作用机制和内在本质,并反过来指导人们更加理性地通过设计和优化DSA电极的制备方法和条件,调控表面氧化物涂层的化学组成与结构,进而达到增强钛基涂层电极电催化活性之目的。     

电容测量研究铬表面氧化膜的半导体性能

利用电容测量技术,基于Mott-Sckottky分析,研究了在0.5 mol•L－1 H2SO4溶液中铬表面氧化膜的半导体性质,以及膜形成条件的影响.结果表明,铬在钝化电位区内所形成的表面氧化膜具有p-型半导体特性,膜的厚度约(1.2±0.3) nm.膜的阻抗响应表现出低频弥散行为,可以用介电弛豫普适定律来描述.膜的掺杂浓度NA随成膜电位及极化时间的延长而增大,溶液pH值则通过改变膜的表面电荷而影响膜的平带电位EFB.     

表面钒修饰对α-Fe2O3材料光电化学性能的增强作用

对半导体材料进行表面化学修饰或改性,是提高其光催化活性、有效利用光能的一种重要措施.本文结合水热化学法、化学池沉积和后续热处理等,分别制备了未修饰α-Fe₂O₃和钒修饰的α-Fe₂O₃光电极材料.利用X射线粉末衍射(XRD)谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)技术分析表征了材料的晶相结构、化学组成和光谱吸收等固体物理化学性能;利用光电流测量和电化学交流阻抗谱(EIS)实验技术,并基于1 mol·L^-1NaOH (pH 13.6)中的光电化学水分解反应,研究了钒修饰对α-Fe₂O₃材料光电化学性能的增强作用.结果表明,与未修饰的Fe₂O₃材料相比,钒修饰α-Fe₂O₃样品出现FeVO₄的XRD特征峰,但临界光吸收波长未发生红移;钒修饰使Fe₂O₃材料的光电流增大4-5倍、光生载流子在电极表面的复合几率降低了3/4-4/5、电极表面电荷传递速率(表观一级速率常数)明显提高.结合Fe₂O₃/溶液界面半导体能带模型和有关研究结果,分析了研究体系的界面电荷动力学传输过程以及钒修饰使α-Fe₂O₃材料光电化学性能增强的原因.     

微芯片上Ag2S电化学纳米开关的构筑及电学测量的初步研究

初步探索了利用电化学方法“自下而上”地构筑了Au/Ag/Ag2S-Au固体电化学纳米开关, 并确定了较适宜的开关工作条件. 小于1 nm的Ag2S-Au间隔是Ag2S开关器件的关键结构, 以保证电子的量子遂穿和间隔中Ag凸起的生长与收缩. 测量结果表明, Ag2S开关转换具有较好的可逆性和稳定性, 开关转换电流相差3个数量级以上.     

炭载Pt-Ag双金属催化剂对甲醇氧化反应的电催化

以NaBH4为还原剂,将K2PtCl6和AgNO3前体进行共还原制备了一系列具有不同组成的碳载PtmAg/C合金催化剂（m为Pt/Ag原子比,m为0.05～1.0）,在酸性介质中考察了该系列催化剂对甲醇氧化反应的电催化性能。 与单组分Pt/C催化剂相比,系列PtmAg/C催化剂呈现出较高的催化氧化甲醇的活性与抗CO毒化能力,而且该催化剂的性能与其组成密切相关。 随m值增加,PtmAg/C催化剂对甲醇氧化反应的质量比催化活性(MSA)、本征催化活性(IA)与稳定性均逐步增加,当m=0.5时催化活性达到最高,其MSA和IA分别是Pt/C催化剂的5.1和4.8倍。     

Schiff碱N-aete-N在Au(111)上自组装单分子膜的电化学及STM研究

利用电化学技术及扫描隧道显微镜(STM),于0.1mol/LHClO₄溶液中研究了Schiff碱N-aete-N在单晶Au(111)面上所形成的自组装单分子膜(SAMs)的电化学性质及结构.N-aete-N在Au(111)电极表面的吸附抑制了金的阳极氧化,同时使固/液界面双层电容明显降低.观察到N-aete-NSAMs的高分辨STM图像.N-aete-N分子在Au(111)表面上以(6×7)结构单胞呈二维有序排列,其表面浓度为5.5×10^-11mol/cm².     

聚苯胺对钯催化甲酸电氧化反应的促进作用

钯基纳米材料是甲酸电氧化反应的优良催化剂.本工作制备了两个系列钯基催化剂,并考察了聚苯胺对钯上甲酸电氧化反应的助催化作用.一种是以聚苯胺为基底,在其表面电沉积钯纳米粒子,制得nPANI/Pd催化剂(n表示聚合苯胺的循环数);另一种是直接在商业Pd/C催化剂表面电聚合苯胺,制得Pd/C/nPANI催化剂.结果显示,聚苯胺单独存在时对甲酸电氧化反应没有催化活性,但其可对钯上甲酸电氧化反应呈现明显的促进作用,且促进作用与聚苯胺的厚度(聚合循环数)密切相关.在两个系列催化剂中,15PANI/Pd和Pd/C/20PANI显示出最高的催化性能.15PANI/Pd中钯的质量比催化活性是纯钯催化剂的7.5倍; Pd/C/20PANI中钯的质量比催化活性和本征催化活性分别是商业Pd/C催化剂的2.3和3.3倍.钯催化性能的提升与聚苯胺和钯纳米粒子间的电子效应有关.     

钛表面二氧化钛膜中氧空位点缺陷传输性能的电化学研究

"钛/TiO2氧化膜/溶液"界面电极体系的电化学性能主要决定于钛表面的TiO2氧化物膜.本文利用多种电化学技术,结合半导体物理的Mott-Schottky分析和Einstein方程,研究了金属钛在1.0mol·L-1HClO4溶液中表面半导体TiO2氧化膜的生长及氧化膜中氧空位点缺陷在外加电场作用下的传输性能,并根据离子性电荷传输与电子性电荷传输对电场变化响应时间之不同特点,确定氧化膜中点缺陷扩散系数.结果表明,电极电位或阳极析氧反应对稳态电流(iss)、氧化膜的阳极化常数(α)、膜中电场强度()、以及膜中氧空位点缺陷的扩散系数(D0)等重要物理化学参数,均有显著影响,并依据氧化膜中的结构变化进行分析.