石墨电极上电沉积钯镍合金的循环伏安研究

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《镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究》范文

《镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究》范文

《镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究》篇一一、引言随着科技的发展,超级电容器作为一种新型的储能器件,因其具有高功率密度、快速充放电、长寿命等优点,逐渐受到人们的广泛关注。

在众多超级电容器电极材料中,镍基材料因其独特的物理和化学性质,成为研究热点之一。

本文以镍基超级电容器电极材料为研究对象,详细探讨了其制备方法及电化学性能。

二、镍基超级电容器电极材料的制备1. 材料选择与预处理本实验选用镍盐(如硝酸镍)为主要原料,通过化学沉积法、水热法或溶胶凝胶法等方法制备镍基超级电容器电极材料。

首先对原料进行预处理,包括除杂、干燥等步骤,以保证材料的纯度和活性。

2. 制备方法(1)化学沉积法:将预处理后的原料溶解在适当的溶液中,通过控制温度、pH值等条件,使镍盐在基底上发生化学反应,形成镍基材料。

(2)水热法:将原料与溶剂混合后置于密闭的反应釜中,通过控制温度和压力等条件,使原料在高温高压环境下发生反应,形成镍基材料。

(3)溶胶凝胶法:将原料在溶液中发生聚合反应,形成凝胶状的物质,再通过高温煅烧等方法使凝胶物转变为固态的镍基材料。

三、电化学性能研究1. 实验设备与条件本实验采用电化学工作站、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备进行电化学性能测试和表征。

在充放电测试中,设置电流密度、循环次数等参数,观察镍基超级电容器电极材料的性能表现。

2. 实验结果与分析(1)形貌分析:通过SEM观察发现,制备的镍基超级电容器电极材料具有较高的比表面积和良好的孔隙结构,有利于电解质离子的传输和存储。

(2)晶体结构分析:通过XRD测试发现,制备的镍基材料具有典型的晶体结构,且结晶度较高。

不同制备方法对晶体结构的影响有所不同,需根据具体方法进行优化。

(3)电化学性能测试:在充放电测试中,发现镍基超级电容器电极材料具有较高的比电容、良好的循环稳定性和较高的充放电速率。

其中,化学沉积法制备的电极材料表现出较好的电化学性能。

钯纳米粒子的电化学合成、伏安表征和电催化活性研究的开题报告

钯纳米粒子的电化学合成、伏安表征和电催化活性研究的开题报告

钯纳米粒子的电化学合成、伏安表征和电催化活性研究的开题报告一、研究背景钯是一种重要的过渡金属元素,具有优异的催化活性和稳定性,广泛应用于化学和能源领域。

近年来,钯纳米粒子作为催化剂在有机合成、氧化还原反应、电化学传感等方面得到了广泛的应用。

由于纳米粒子具有大比表面积、高催化活性和良好的可控性等优点,因此钯纳米粒子的电化学合成、伏安表征和电催化活性研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、研究目的本研究的主要目的是通过电化学方法合成钯纳米粒子,利用循环伏安、线性扫描伏安和电化学阻抗等技术对其进行表征,探究其电催化活性在氧还原、甲醇氧化等反应中的应用,为钯纳米粒子的应用提供一定的理论基础和实际应用价值。

三、研究内容和方法1. 钯纳米粒子的电化学合成方法:采用电沉积和电还原等方法在电极表面制备钯纳米粒子。

2. 钯纳米粒子的伏安表征:采用循环伏安、线性扫描伏安等电化学技术对合成的钯纳米粒子进行表征,分析其电化学性能和特征。

3. 钯纳米粒子的电催化活性研究:将合成的钯纳米粒子应用于氧还原、甲醇氧化等反应中,测量其电催化活性和稳定性。

四、预期结果1. 成功合成具有一定粒径和形貌的钯纳米粒子。

2. 结合循环伏安、线性扫描伏安等技术对钯纳米粒子进行表征,分析其电化学性能和表面特征。

3. 测量钯纳米粒子在氧还原、甲醇氧化等反应中的电催化活性和稳定性。

五、意义和价值本研究对钯纳米粒子的电化学合成、伏安表征和电催化活性研究具有一定的理论意义和实际应用价值。

研究成果可为钯纳米粒子的制备和应用提供指导,有望将其应用于环境污染治理、新能源开发等领域。

温度对电沉积制备Pt-Ni阴极催化剂性能的影响

温度对电沉积制备Pt-Ni阴极催化剂性能的影响

温度对电沉积制备Pt-Ni阴极催化剂性能的影响李梅;陈泽霖;赵文文;张华【摘要】采用电化学还原法在碳布上电沉积Pt-Ni合金催化剂作为质子交换膜燃料电池阴极.通过循环伏安线性扫描法确定Pt-Ni合金的沉积电位,并在该电位下考察了不同电解液温度下所得催化剂的物理、化学性质及电催化性能.研究表明:在--0.35 V电位下可得到Pt-Ni合金,不同的电解液温度会影响Pt-Ni合金催化剂结构、形貌及组分比,进而影响其催化性能.当电解液温度为50℃时,Pt-Ni合金催化剂具有最佳的催化活性,此时催化剂为较小的球状颗粒,Pt与Ni的原子比接近3∶1,其电化学活性表面积为44.19 m2/g,是电解液温度为70℃下制备的催化剂的1.8倍.适当的温度下电沉积制得的Pt-Ni合金催化剂明显提高了铂对氧还原的催化活性.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2015(039)006【总页数】4页(P1228-1231)【关键词】质子交换膜燃料电池;Pt-Ni合金;沉积温度;催化活性【作者】李梅;陈泽霖;赵文文;张华【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009【正文语种】中文【中图分类】TM911.4质子交换膜燃料电池(PEMFC)可在低温(<100℃)下工作,启动速度较快,输出功率比目前汽油发动机高,且可以实现零排放或低排放,有望成为电动汽车、移动电源及重要建筑物备用电源[1-3]。

质子交换膜燃料电池的电催化剂是完成电极反应的关键,目前,Pt合金催化剂的研究比较热门,Xiong[4]、Neergat[5]、Zhang[6]等对铂基二元合金作为阴极催化剂进行了大量的研究,结果表明同样条件下合金催化剂对氧还原的催化活性均高于纯Pt催化剂。

铂基合金的制备大多是采用浸渍法[7]、反胶体法[8]、电沉积方法[9]等,电沉积法具有低温操作,基体形状选择灵活,样品分散均匀,成本低,适合大批量生产等优点[10-11],同时可通过改变电沉积参数来控制合金的结构和成分,因此颇受关注。

二氧化锰-聚合物复合材料的循环伏安法制备及性能研究(硕士论文)

二氧化锰-聚合物复合材料的循环伏安法制备及性能研究(硕士论文)

河北师范大学硕士学位论文二氧化锰-聚合物复合材料的循环伏安法制备及性能研究姓名:程富民申请学位级别:硕士专业:物理化学指导教师:丁克强20100406摘 要 作为一种重要的电极材料,MnO2由于具有价格低廉、比表面积大、来源广泛、对环境友好、电化学性能稳定、理论比电容高和可逆性高等优点,已广泛应用于中性锌锰干电池作去极化剂及一次、二次碱锰和锂锰电池中。

但是由于天然二氧化锰(natural manganese dioxide, NMD) 矿的电化学活性较差,而且近几年来二氧化锰矿产巨大的开采量导致其资源日益枯竭,化学电源工作者就更加注重对二氧化锰电极材料进行改性的研究。

 本文在利用循环伏安(cyclic voltammetry, CV) 的电化学方法沉积二氧化锰的基础上,以扫描速度为例探讨了沉积条件对二氧化锰比电容的影响。

并比较了不同方法电镀二氧化锰形貌的差异。

通过分别与电子导电聚合物(electronically conducting polymers, ECPs):聚苯胺(polyaniline, PANI) 和聚吡咯(polypyrrole, PPy) 组成复合二氧化锰电极研究了二氧化锰的掺杂性,获得的主要结果、结论如下:1、可以利用循环伏安的方法在石墨电极上电沉积二氧化锰,根据Mn(Ⅱ) 的扩散系数计算了反应的摩尔电子转移数,并根据不同扫描速度电沉积二氧化锰的电化学反应数据推测了石墨电极上循环伏安法沉积MnO2的EC反应(electrochemical-chemical reaction)机理。

电化学测试表明制备二氧化锰的面积比电容随着扫描速度的增大而减小,而且电极材料具有较强的对氧还原反应的催化活性,并首次通过速控步和平衡态近似法建立该反应的催化动力学模型。

 2、通过利用包括计时电位、电位阶跃和恒电位在内的其它电化学实验方法得到形貌可控的二氧化锰。

 3、可以利用循环伏安的方式在石墨电极上电沉积二氧化锰-聚苯胺复合电极材料,二氧化锰-聚苯胺的扫描电镜(scanning electron microscopy, SEM) 照片表明二氧化锰包裹着聚苯胺形成空间链结构。

Ni-Sn合金的电沉积过程与析氢性能研究

Ni-Sn合金的电沉积过程与析氢性能研究
舰 船 防 化
2 0 1 5年第 1 期 ,4 4  ̄ 5 0
CHEM I CAL DEF ENCE oN S HI PS N0 1 . 4 4 , -  ̄ 5 0
N i . S n合金 的电沉积过程与析氢性能研究
宋金磊 ,朱艳兵 ,马 强
( 中国船 舶 重工 集 团公 司第七 一八研 究所 ,河 北 邯郸 0 5 6 0 2 7)
高 析 氢 过 电位 金 属 形 成 镍 基 合 金 , 可 以 提 高镍 的 催 化 析 氢 性 能 。 室 温 2 5  ̄ C、 阴极 极 化 电 流 i = 2 0 0 mA/ c m2 和3 0 0 mA / c m 时, Ni — S n 合 金 电极 的析 氢过 电位 分 别为 1 3 7 mv和 1 6 1 mV, 低于 R a n e y - Ni

要:利用循环伏安曲线研 究了 N i 、s n 络合 离子的电沉积过程 ,并在镍 网基体上 恒电位 电沉
积制备 了N i . s n 合金 。室温条件下,在 3 0 w t . %K O H溶液中测试 了纯镍 、R a n e y - N i 和N i . s n 合金 电 极 的阴极极化 曲线,比较三种 电极 的催化析 氢性能。结果表明,锡 的析 氢过电位比镍 高,镍与此种
h i g h o v e r p o t e n t i a l me t a l s .T h e h y d r o g e n o v e r p o t e n t i a l s me a s u r e d f o r t he Ni - S n a l l o y a t c a t h o d i c
KOH a t r o o m t e mp e r a t u r e . T h e r e s u l t s r e v e a l e d ha t t t h e h y d r o g e n e v o l u t i o n o v e r p o t e n t i a l o f S n wa s h i g h e r t h a n t h a t o f Ni , a n d t h e c a t a l y t i c p r o p e r t i e s o f Ni c o u l d b e e n h a n c e d b y f o r mi n g Ni — b a s e d a l l o y s wi t h t h e

循环伏安法研究锌-钴合金的电沉积过程

循环伏安法研究锌-钴合金的电沉积过程

循环伏安法研究锌-钴合金的电沉积过程王方刚【摘要】The electrodeposition process of zinc-cobalt alloy coating was investigated by using cyclic voltammetry method, and the thickness and content of cobalt of zinc-cobalt coating was measured with X-ray thickness and composition analyses instrument. The results show that zinc-cobalt alloy coating which contains 0.2%~ 0.4% cobalt could be electrodeposited from potassium-cobalt chloride system. With the addition of cobalt, the potential of hydrogen evolution moves negatively, and the potential range of zinc-cobait co-deposition increases obviously.%采用循环伏安法研究了氯化物体系中锌-钴合金电镀的电沉积过程,采用X-射线厚度和成分分析仪测量了锌-钴合金镀层的厚度和钴金属质量分数.试验表明,在氯化钾锌-钴合金电镀槽液可以电镀钴质量分数为0.2%~0.4%的锌-钴合金,钴添加剂的加入,能够使氢的析出电位负移,扩大了锌-钴合金沉积的电位区间范围.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2011(033)006【总页数】3页(P36-38)【关键词】锌-钴合金;电镀;循环伏安法【作者】王方刚【作者单位】北京青云航空仪表有限公司,北京100086【正文语种】中文【中图分类】TQ153.2锌合金电镀是航空工业重要的防护性功能镀层,在航空航天和民用工业上得到了广泛的应用。

电沉积法制备Co-Mo-P 电极材料作为析氢催化剂

电沉积法制备Co-Mo-P 电极材料作为析氢催化剂

3 结果与讨论
3.1 Co-Mo-P 的 EDS 表征
2 实验部分
2.1 材料、试剂和仪器
金属镍片,宜兴惠能电子;硫酸钴、钼酸钠、 次磷酸钠、柠檬酸钠、硫酸铵和氢氧化钾,上海阿 拉丁生化科技有限公司;十二烷基硫酸钠,福晨化 学试剂厂。所有试剂均为分析纯。
X 射线能谱仪(IXRF,日本日立)用来测试 Co-Mo-P 的 EDS 光 谱 图。 电 沉 积 采 用 程 控 可 编 程直流电源(KR3005,深圳金壤电子科技有限公 司)。电化学性能测试采用电化学工作站(Reference 600,美国 Gamry)。 2.2 Co-Mo-P 的制备
Co-Mo-P Prepared by Electrodeposition as Electrode Materials for Hydrogen Evolution Reaction
WANG Qingmin1, JIN Jing3, KONG Yu2, YIN Jinling2
(1 Harbin FRP Institute Co.,Ltd., Harbin 150028) (2 Key Laboratory of Superlight Material and Surface Technology of Ministry of Education, College of Material Science and Chemical
Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001) (3 Heilongjiang Metrological Verification and Testing Institute, Harbin 150036)
ABSTRACT Co-Mo-P on metal nickel substrate was prepared by the galvanostatic electrodeposition method. Linear sweep voltammetry and cyclic voltammograms were used to analysis the electrochemical catalytic performance of Co-Mo-P in 1 mol·L-1 KOH for hydrogen evolution reaction. The results show that the Co-Mo-P electrode has good long-term stability, and its performance of catalytic activity for hydrogen evolution its better than that of Co-P. KEYWORDS hydrogen evolution reaction; electrocatalysis; co-mo-p

《镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究》范文

《镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究》范文

《镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究》篇一摘要:本论文针对镍基超级电容器电极材料的制备及电化学性能进行研究。

首先介绍了镍基超级电容器电极材料的重要性和研究进展,随后详述了材料的制备过程、方法以及其结构特性的表征。

通过实验测试和数据分析,得出了其优异的电化学性能表现。

本论文的结论不仅对镍基超级电容器电极材料的研发有重要的参考价值,而且为实际应用提供了理论基础和依据。

一、引言超级电容器作为一种新型储能器件,具有高功率密度、长寿命和快速充放电等优点,被广泛应用于电动汽车、风能发电等领域。

其中,电极材料是决定超级电容器性能的关键因素之一。

近年来,镍基材料因其高比电容、良好的循环稳定性和成本低廉等优点,在超级电容器电极材料领域受到了广泛关注。

因此,研究镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能具有重要的实际意义和学术价值。

二、镍基超级电容器电极材料的制备镍基超级电容器电极材料的制备主要采用水热法、化学浴法以及静电纺丝等方法。

本文采用了简便的水热法制备了具有优异电化学性能的镍基电极材料。

首先将前驱体材料(如Ni(OH)2等)在合适的溶剂中进行反应,形成均一分散的悬浮液,再通过特定的热处理过程,得到所需的镍基电极材料。

三、材料结构特性及表征通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段对所制备的镍基电极材料进行结构特性的表征。

结果表明,所制备的镍基材料具有较高的结晶度、均匀的颗粒尺寸和良好的形貌。

此外,通过物理吸附仪(BET)测试了材料的比表面积和孔径分布,发现其具有较大的比表面积和合适的孔径结构,有利于提高材料的电化学性能。

四、电化学性能研究采用循环伏安法(CV)和恒流充放电法等手段对所制备的镍基电极材料的电化学性能进行测试和分析。

结果表明,该材料具有较高的比电容、良好的充放电性能和稳定的循环寿命。

在电流密度为X mA/g的条件下,其比电容可达到Y F/g《镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究》篇二一、引言随着能源危机和环境污染问题的日益严重,新型储能器件的研究与开发已成为当前科研领域的热点。

石墨负极电化学扫描循环过程的EIS_Raman光谱和XRD研究

石墨负极电化学扫描循环过程的EIS_Raman光谱和XRD研究

Vo.l 29高等学校化学学报No .52008年5月 CHEM I CAL J OURNAL OF CH I NESE UN I VERSI T I E S 973~976石墨负极电化学扫描循环过程的EIS 、Ra man 光谱和XRD 研究庄全超1,2,许金梅1,田景华1,樊小勇1,董全峰1,孙世刚1(1.厦门大学化学化工学院化学系,固体表面物理化学国家重点实验室,厦门361005;2.中国矿业大学材料科学与工程学院,徐州221116)摘要 运用电化学阻抗谱(E IS)、R aman 光谱和XRD 研究了石墨负极在1m o l/L L i P F 6 EC DEC DM C 电解液中的电化学循环扫描过程.E IS 研究结果表明,在电化学循环扫描4~10周范围内,SEI 膜(固体电解质相界面膜)电阻随循环扫描周数增加近似线性增长,但石墨负极/电解液界面总阻抗由于电荷传递电阻的降低而减小.R a m an 光谱研究结果表明,在经历电化学循环扫描后,活性材料表层发生粉化和无定形化,石墨化程度降低;但XRD 研究结果显示,石墨材料的本体结构没有发生变化,仍然保持着完整的石墨层状结构.关键词 石墨负极;电化学阻抗谱;拉曼光谱;X 射线衍射;固体电解质相界面膜中图分类号 O 646;TM 912.2 文献标识码 A 文章编号 0251 0790(2008)05 0973 04收稿日期:2007 09 27.基金项目:国家 九七三!计划(批准号:2002CB211804)资助.联系人简介:孙世刚,男,博士,教授,博士生导师,从事表面电化学、电催化和高能化学电源的研究.E m ai:l s gs un@ .cn 理想的锂离子电池电极在长期充放电循环过程中应该具有优异的电化学性能和稳定的容量,然而锂离子电池在反复充放电循环过程中,随着循环次数的增加容量会不断衰减,结果导致锂离子电池的实际使用寿命一般仅为2~4年,这就限制了锂离子电池的应用领域[1].了解锂离子电池在长期充放电循环过程中的容量衰减机制(C apac ity fad i n g m echanis m s)是解决上述问题的基础.目前,关于锂离子电池的容量衰减机制多是在对锂离子电池失效分析(Post m orte m analysis)基础上获得的[2],而对于其仍然具有优异的电化学循环性能,未发生明显的容量衰减时的电极老化机制(Age i n g m echan is m )的研究尚未见文献报道.本文运用电化学阻抗谱(E IS)、Ra m an 光谱和XRD 研究了未发生明显容量衰减的石墨负极在电化学扫描循环过程中,SE I 膜阻抗随扫描循环次数增加所发生的变化、以及石墨负极表面和本体材料电化学扫描循环前后的变化.1 实验部分1.1 试剂与仪器石墨化中间相炭微球(MC MB )购于上海杉杉科技股份有限公司;粘合剂为PVDF H FP(Kynar FLEX 2801,E lf atoche m ,USA );电解液为1m o l/L L i P F 6 EC (碳酸乙烯酯) DEC (碳酸二乙酯) DMC (碳酸二甲酯),其体积比为1 1 1(张家港国泰华荣化工新材料公司).电化学工作站(C H I660B ,上海辰华);拉曼光谱仪(D ilor LabR a m ∀型,激发线波长514 5nm );X 射线衍射仪(XRD ,Philip Pana l y tica lX #Per,t 40kV);扫描电子显微镜(SE M,Oxford LEO 1530).1.2 实验过程实验在自制三电极玻璃电解池中进行,金属锂片作为参比和辅助电极,石墨负极由质量分数为90%的石墨化MC M B 和10%的PVDF H FP 粘合剂组成.在循环伏安实验中电位扫描速度为1mV /s .电化学阻抗测试频率范围为105~10-2H z ,施加5mV 的振幅交流信号.在进行阻抗测试之前,先将电极在极化电位平衡1h .经历电化学扫描循环后的电极样品在进行SE M,Ra m an 和XRD 测试前均经过D M C 洗涤.2 结果与讨论2.1 SE M 和循环伏安(CV )表征石墨化M C MB 具有独特的球状形貌及分子排列结构、较高的填充密度或堆积密度、较大的可逆嵌锂容量和很小的不可逆容量,是锂离子电池高端产品中具有广阔应用前景的负极材料[3].将石墨负极放大500倍时的SE M 照片(图1)表明,MC MB 中大部分颗粒具有良好的球状形貌,粒径大约为5~10 m,但亦有部分颗粒团聚,形成不规则形状颗粒;经过电化学循环伏安扫描后,石墨颗粒表面覆盖着一层表面层(即SE I 膜),此时已观察不到单独存在的石墨颗粒,颗粒与颗粒之间的界线变得不清晰.F ig .1 SEM i m ages of graph ite anode m agnif iedby 500ti m es b efore(A)and after(B)e l ec troche m ica lscan F ig .2 Cyclic vo lta mm ogra m s of graph ite anode i n 1m ol/L L i PF 6 EC DEC D M C(vol um e ra ti o 1 1 1)S can rat e is 1mV /s .图2表明,在所使用的石墨负极上除首次电化学循环扫描过程中由于生成SE I 膜而存在不可逆容量外,在随后的15周电化学循环扫描过程中,锂离子在石墨负极中的嵌脱过程均显示出较好的可逆性,未观察到石墨负极可逆容量随着循环周数增加出现明显的衰减.2.2 EIS 研究在E I S 研究中,先对石墨负极进行4周电化学循环伏安扫描(扫描速度1mV /s),以确保在石墨负极上生成完整的SE I 膜,然后测试极化电位为0 7V 时的E I S.随后均在每进行1周电化学循环伏安扫描后测试0 7V 时的E I S .从图3可看出,石墨负极在0 7V 的E I S 由3部分组成,即高频区域与SE I 膜相关的半圆,中频区域与电荷传递电阻相关的半圆以及低频区域表征锂离子在石墨负极中扩散的直线.其等效电路见图4,其中R s 代表欧姆电阻,R SE I 和R ct 分别为SE I 膜电阻和电荷传递电阻,SE I 膜电容、双电层电容以及浓差阻抗分别用恒相角元件(CPE )Q SEI ,Q dl 和Q D 表示.CPE 的导纳响应表达式如下:Y =Y 0 n cos n 2+jY 0 n sin n2(1)式中, 为角频率,j 为虚数单位-1.当n =0时,CPE 相当于一个电阻;n =1则相当于一个电容[4],n =0 5则相当于W ar burg 阻抗.在实验中,当0 5<n <1时,Y 0被当作一个假电容.F ig .3 Nyqu ist p l ots of graph ite anode at 0.7V after the4th (a )and 10th (b )cyc lic volta mmogra m s i n1m ol/L L i PF 6 EC DEC D M C e l ectrol y te solu ti on F i g .4 Equ ivalen t circu it used for anal ysis of i mpedance spec tra of graph ite anode a t 0 7V根据SEI 模型原理,SE I 膜的电阻R S E I 和电容C SEI 与其电阻率!和介电常数∀的关系式(2)和(3):R SE I =!l/S(2)C SEI =∀S /l (3)式中,l 为SEI 膜的厚度,S 为电极的表面积.如果假定石墨负极在电化学循环扫描过程中,!,∀和S 变化较小,显然R SE I 增大和C S E I 减小意味着SE I 厚度增加.从图5可以看到,随着电化学扫描循环周数的增加,R S E I 和Q S E I n 近似线性增大,Q S E I Y 0减小,表明SE I 膜的厚度不断增加.974高等学校化学学报 V o.l 29F i g .5 Variati ons of E IS para m eters ob tained by f itti n g the exper i m en tal i m pedance spectra ofgraph ite anode w ith i ncreasing the nu m ber of CV cycle at 0 7V(A )R SE I ;(B )Q SE I Y 0;(C )Q SE I n .从图6(A )可以看到,R ct 先快速减小,而后缓慢减小,表明随着扫描周数的增加,锂离子嵌入过程变得易于进行,这可能与锂离子嵌入过程中将以范德华力结合的两层石墨片面打开所需能量降低有关.定义石墨负极/电解液界面总阻抗R t =R ct +R S E I .从图6(B)可以看到,在电化学循环伏安扫描4~6周范围内,R t 快速减小,6~10周范围内基本保持不变.由于R ct 随扫描周数增加而降低的程度是十分有限的,而R SE I 几乎线性增长,可以推测在进一步电化学循环扫描过程中,R t 将随着扫描周数的增加而增大,最终导致电池内阻过高而失效.F i g .6 Variati ons of E IS para m eters ob tained by f itti n g the exper i m en tal i m pedance spectra ofgraph ite anode w ith i ncreasing the nu m ber of CV cycle at 0 7V(A )R ct ;(B)R c t +R SE I.F i g .7 Ra m an s p ec tra of graph ite anode before(A)and af ter(B )electroch e m ical scan2.3 Ram an 光谱研究Ra m an 光谱是分析碳结构最有效的手段,而且不会损坏材料.单晶石墨具有独特的位于1580c m -1的Ra m an 峰,由E 2g 对称振动产生,称为G 峰.多晶和无序石墨在1350c m -1附近给出由A 1g 对称振动产生的R a m an 峰,称为D 峰.G 峰随石墨层间无序化程度的增加而变宽,当无序化程度增加到一定程度时,就会出现D 峰.如果晶体材料的长程有序丧失,G 峰和D 峰就会发生严重的宽化.D 峰的强度与石墨中微晶的尺寸密切相关,晶粒尺寸大,边界小,D 峰强度低;反之晶粒尺寸小,边界大,D 峰强度则高[5].此外,514 5n m 激光在石墨表面的穿透深度约为几十纳米,所以R a m an 谱反映的是石墨表层几十纳米范围内的样品特征.从图7可以看出,经过电化学循环伏安扫描后,石墨负极D 峰和G 峰发生宽化,D 峰和G 峰相对975 N o .5 庄全超等:石墨负极电化学扫描循环过程的E IS 、R a m an 光谱和XRD 研究强度比减小.说明石墨负极在经历电化学循环扫描后,其活性材料表层发生粉化和无定形化,石墨化程度降低.这一方面将降低石墨负极的可逆容量,另一方面则导致电极接触电阻增大.2.4 XRD 表征石墨材料具有典型的XRD 特性,其特征的XRD 峰为(002)衍射峰,可以用(002)峰的变化来分析碳材料的结构变化情况.图8的结果表明,原始石墨负极样品在26∃左右出现的强衍射峰对应于石墨的(002)衍射峰,40∃~45∃之间和55∃左右出现的3个强衍射峰分别为(100)峰、(101)峰与(004)峰;F ig .8 XRD patterns of graph ite anode before(a )and after(b )e lec troche m ica l scan经历电化学循环伏安扫描后,其(002)峰、(100)峰、(101)峰与(004)峰的峰强、峰宽与原始石墨负极样品相比几乎都没有发生任何变化,表明石墨负极在经历电化学循环伏安扫描后,石墨材料的本体结构没有发生变化,仍然保持着完整的石墨层状结构.参 考 文 献[1] V ett er J .,Nov k P .,W agner M.R.,et a l ..J .Po w er S ources[J],2005,147:269%281[2] Au rbac h D .,M arkovsky B.,Rodk i n A .,et al ..E l ectroch i m i ca A ct a[J],2002,47:1899%1911[3] Z H ENG H ong H e(郑洪河),ZHANG H u Ch eng(张虎成),W ANG Jian Ji(王键吉),et a l ..Che m.J .Ch i neseUn ivers i ti es(高等学校化学学报)[J],2003,24(9):1666%1670[4] K i m Y.O.,Park S .M..J .E l ectroche m S oc .[J],2001,148:A194%A199[5] M O Y ao W u(莫要武),X I A Y i B en (夏义本),HUANG X i ao Q i n (黄晓琴),et al ..Acta Phys i ca S i n i ca(物理学报)[J],1997,46(3):618%624Studi es on G raph ite Anode Duri ng E lectroche m ical Scan Cyclesby E IS,R a m an Spectroscopy and XRDZHUANG Quan Chao 1,2,XU Jin M ei 1,TI AN Ji n g H ua 1,FAN X iao Yong 1,DONG Quan Feng 1,SUN Sh i Gang 1*(1.S tate K ey Lab of P hys ical Che m istry of Soli d Surfaces ,D e p ar t m ent of Che m istry,C ollege of Che m istry and Che m i al E ngineer i ng,X i amen University,X i amen 361005,China;2.School of M aterials S cience and E ngineer i ng,China Un i ver sit y of M ini ng &technology,Xuzhou 221116,Ch i na)Abst ract The graph ite anode dur i n g e lectroche m ical scan cyc les in 1m o l/L L i P F 6 EC DEC DMC electro lyte solutions w as i n vesti g ated by E I S,Ra m an spectroscopy and XRD .Itw as found that the resistance of the SE I fil m increases al m ost linearl y dur i n g the pr o longed cycling i n the 4%10electroche m ica l scan cycles .H o w ev er ,the interface resistance bet w een the graphite anode and the e l e ctrolyte so luti o n decreases due to the decrease of the char ge transfer resistance .A fter the e lectroche m ical scan cycles ,t h e active m ateria l on the surface o f g raph ite anode is ex fo li a ted and pulverized ,and beco m e a m or phous ,wh ile the bu l k of the acti v e m aterial re m a i n s unchanged .K eywords Graph ite anode ;E I S ;R a m an spectroscopy ;XRD;SE I fil m(Ed .:S ,I)976高等学校化学学报 V o.l 29。

循环伏安法原理及结果分析

循环伏安法原理及结果分析

循环伏安法原理及结果分析循环伏安法,听起来挺高大上的,其实说白了就是一种电化学分析的好工具。

它能帮我们研究材料的电化学特性,还能分析反应机理,真是科学界的小金库。

咱们一步一步来聊聊它的原理和结果分析。

首先,咱们得明白什么是循环伏安法。

它是利用电流与电压的关系来研究反应过程的。

简单来说,电流就像是水流,而电压就像是水龙头的开关。

我们通过调节电压,让电流在样品中流动,然后记录下来。

这就像给实验室里的小“鱼”施加不同的“水流”,看它们怎么游动,太有趣了!循环伏安法的基本原理就是这个。

电压从一个点变到另一个点,再反向变回去,形成一个完整的“循环”。

在这个过程中,电流会随着电压的变化而变化。

科学家们把这个过程叫做“电流-电压曲线”,它就像一幅精美的画,展现了反应的所有秘密。

接下来,咱们看看结果分析。

首先,咱们会得到一个电流-电压的曲线图,这就像一张地图,指引我们探索反应的深度。

图中有两个很重要的峰值,分别叫做氧化峰和还原峰。

氧化峰代表着物质失去电子的过程,而还原峰则是物质获取电子的过程。

就像一场电子的“争夺战”,谁先出手,谁先获得胜利,这一切都在曲线图上展现无遗。

接下来,咱们分析一下这些峰值的高度和位置。

峰高代表反应的速率,峰位则跟材料的性质有很大关系。

比如,如果氧化峰位移得很远,那可能说明反应动力学比较复杂,反应不是那么简单。

反之,如果峰位很接近,那反应就可能比较简单,效率也高。

不仅如此,循环伏安法还可以帮助我们了解材料的稳定性。

通过反复扫描电压,我们可以观察到峰值是否有变化。

如果峰值变高或变宽,说明材料可能发生了某些变化,这可能是因为材料的降解或者反应机制的改变。

再说说“转速”。

在循环伏安法中,转速就是扫描速率。

扫描速率越快,电流变化也越快。

这就像你骑自行车,骑得越快,风吹得也越猛。

不过,扫描速率太快也可能导致一些问题,比如电流信号可能变得不稳定,反而会影响实验结果的准确性。

因此,选择合适的扫描速率是非常关键的。

电沉积制备Ni-Cu-X@NF多孔电极及其析氢性能研究

电沉积制备Ni-Cu-X@NF多孔电极及其析氢性能研究

电沉积制备Ni-Cu-X@NF多孔电极及其析氢性能研究电沉积制备Ni-Cu-X@NF多孔电极及其析氢性能研究摘要:本研究通过电沉积方法制备了一种新型的Ni-Cu-X@NF(纳米纤维)多孔电极,并对其析氢性能进行了研究。

实验结果表明,Ni-Cu-X@NF电极具有良好的析氢性能和较高的电化学活性。

该研究为开发高效的析氢电极材料提供了新思路。

关键词:电沉积;析氢性能;Ni-Cu-X@NF多孔电极;电化学活性一、引言水分解是一种利用可再生能源制取氢气的重要方法,而高效的析氢电极是实现水分解的关键。

目前,铂基催化剂是最常用的析氢电极材料之一,然而高昂的成本和有限的资源使其不可持续。

因此,寻找替代铂基催化剂具有重要意义。

众多研究表明,过渡金属氧化物和硫化物是一类优良的析氢电极材料,具有良好的活性和稳定性。

其中,镍铜合金作为一种过渡金属催化剂,具有较高的催化活性和电导率,已被广泛研究。

然而,常规合成方法制备的镍铜合金多孔电极存在颗粒粗大和表面活性位点少的问题,限制了其催化性能的进一步提升。

纳米纤维材料由于其高比表面积和良好的导电性,在催化领域引起了广泛的关注。

因此,将纳米纤维与镍铜合金相结合,制备出多孔电极,有望提高催化性能,并且具有很高的应用潜力。

本研究通过电沉积法制备了一种Ni-Cu-X@NF多孔电极,并对其析氢性能进行了研究。

首先,在玻碳基底上制备纳米纤维电极,然后,通过电沉积方法在纳米纤维表面沉积镍铜合金。

最后,在镍铜合金表面修饰过渡金属氧化物或硫化物。

通过这种制备方法,可以实现纳米纤维作为载体和合金材料的催化共同作用,从而提高多孔电极的活性。

二、实验方法1. 制备Ni-Cu-X@NF多孔电极(1) 制备纳米纤维电极:采用电纺丝方法,在玻碳基底上制备纳米纤维电极。

(2) 电沉积镍铜合金:在纳米纤维表面进行电沉积,控制沉积时间和电流密度,实现镍铜合金的生长。

(3) 修饰过渡金属氧化物或硫化物:通过湿化学法,在镍铜合金表面修饰过渡金属氧化物或硫化物。

不同添加剂对Ni-Sn-Mn合金电沉积行为的影响

不同添加剂对Ni-Sn-Mn合金电沉积行为的影响

不同添加剂对Ni-Sn-Mn合金电沉积行为的影响孟庆波;齐海东;卢帅;郭昭;李运刚;杨海丽【摘要】采用阴极极化曲线、循环伏安曲线、电化学阻抗和电位阶跃等电化学方法,研究了糖精(BSI)、1,4-丁炔二醇(BYD)及两种添加剂组合对Ni-Sn-Mn合金电沉积行为的影响.结果表明:加入不同添加剂均使Ni-Sn-Mn合金电沉积的阴极极化增大,沉积电位负移,对合金电沉积起阻化作用;不同添加剂作用下电沉积过程均为不可逆;加入BSI的电荷转移电阻大于加入BYD的电荷转移电阻,而加入BSI+ BYD 的电荷转移电阻最大;在不同添加剂作用下Ni-Sn-Mn合金电沉积无因次曲线接近理论连续成核曲线,电沉积结晶过程遵循三维生长方式的连续成核机制.【期刊名称】《电镀与环保》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】4页(P15-18)【关键词】添加剂;Ni-Sn-Mn合金;阴极极化;成核机制【作者】孟庆波;齐海东;卢帅;郭昭;李运刚;杨海丽【作者单位】华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室,河北唐山063210【正文语种】中文【中图分类】TQ1530 前言硫酸盐体系酸性镍基合金镀液具有成分简单、沉积速率快、电流效率高、可获得光亮镀层等优点,但镀液直接使用时存在分散能力差、光亮区范围较窄等缺点[1-2]。

向镀液中加入不同种类的添加剂,可有效解决这些问题[3-5]。

糖精(BSI)和1,4-丁炔二醇(BYD)是常用的电镀镍基合金添加剂,它们不仅可以提高镀液的分散能力和镀层的光亮度,还可以提高镀层的耐蚀性[6-8]。

电沉积制备Ni-Co合金镀层的成核过程研究

电沉积制备Ni-Co合金镀层的成核过程研究

电沉积制备Ni-Co合金镀层的成核过程研究周新宇;王一雍;金辉;梁智鹏;刘香琳【摘要】在氨基磺酸盐镀液中,采用电沉积技术制备了Ni-Co合金镀层.通过阴极线性扫描和计时电流测试,研究了Ni-Co合金镀层电结晶初期的共沉积行为和电化学反应过程,探究了Ni-Co合金镀层的成核模型;采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,表征了Ni-Co合金镀层的表面形貌和微观结构;通过退火后的显微硬度测试,研究了Ni-Co合金镀层的热稳定性.结果表明:Ni-Co合金镀层的沉积电位约为-0.73 V;Ni-Co合金镀层的形核/生长过程符合受扩散控制的瞬时成核模型;Ni-Co合金镀层表面均匀致密,晶粒细小,热稳定性较好.【期刊名称】《电镀与环保》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】3页(P13-15)【关键词】Ni-Co合金镀层;瞬时成核;热稳定性;表面形貌【作者】周新宇;王一雍;金辉;梁智鹏;刘香琳【作者单位】辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051【正文语种】中文【中图分类】TQ1530 前言Ni和Co在水溶液中的标准电极电势相近,因此,通过电沉积技术制备Ni-Co合金镀层是经济可行的方法[1]。

本实验在氨基磺酸盐体系中,通过电沉积方法制备了Ni-Co合金镀层,并对其电结晶过程进行了研究。

1 实验1.1 实验方法采用高纯度的镍板作为阳极,阴极为25 mm×25 mm×5 mm的纯铜板(施镀面积为9 cm2)。

工艺流程为:(1)依次用800#、1 000#、1 200# 的金相砂纸打磨纯铜板;(2)将纯铜板置于无水乙醇中超声波清洗;(3)用去离子水清洗并干燥;(4)用质量分数为5%的稀盐酸活化;(5)用去离子水洗净后立即进行电沉积。

电化学循环伏安和电位阶跃技术研究金属电沉积PPT学习教案

电化学循环伏安和电位阶跃技术研究金属电沉积PPT学习教案

I p
第8页/共36页
◆电 位 阶 跃 技 术-计 时电流 法(Chronoamperometry, CA)
EE
t1
Einit
t2
Efinal
t
10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8
-10
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Time / s
•取无电化学反应发 生的电极电位为初 始值(Einit) •从Einit阶跃到电位 E 后保持t1时间 •同时记录I-t曲线。
Time (seconds)
循环伏安技术中采用的电位波形
◆ CV 技 术 是 电 化 学中最 基本的 技术, 通过对 未知研 究体系 的 CV 研 究, 可以获 研究对 象的反 应电位 或和平 衡电位 , 估算 反应物 种的量 ,以及 判断反 应的可 逆性。
第5页/共36页
◆电化学反应中物种反应的量可以依据 Faraday 定律:
第18页/共36页
2、 运 用 计 时 电流技 术(Chronoamperometry) 进 行 暂 态 实 验 (Ag 丝 参 比 )
5s
EE
30 s 0.3 V
0.3 V
起始电位置于0.3V,电位按顺序分别阶跃到 -0.02,-0.04,-0.0t6,0.08, -0.09,-0.10,-0.11,-0.12,-0.13, -0.15, -0.2和-0.25V(注意 根据个人所获得的CV曲线的特征来选取)等12个电位,分别再阶 跃回0.3V阳极溶出,共12次实验。实验条件设置: Initial E: 0.3 V , High E 0.3 V, Low E 取以上数值。Number of Steps: 2, Pulse width: 5 s, Sample interval: 0.0002 s, Quiet time: 30 s, Sensitivity: 5e-4。 3.实验结束,将Pt电极同样进行抛光处理

循环伏安法实验报告

循环伏安法实验报告
电化学工作站有关循环伏安法实验的报告
分析结论:电极反应基本为扩散过程;但后面两个点重合严重。
Ip与v1/2呈线性关系,峰电位之差约为134mv,且峰电位基本不随扫速的变化
而改变;K3Fe(CN)6在KNO3溶液中的电极反应为准可逆过程。
讨论
玻碳电极的在KNO3溶液中电极过程基本为可逆性的,电位随扫速发生了偏移,可能是电极发生了氧化或者引入杂质引起的。
结果与讨论:
1.从K3Fe(CN)6溶液的循环伏安图测定ipa,ipc和pa, pc的值。
以扫速为40mv/s为例
扫速40mv/s时,Ipa=-1.649e-5A Ipc=1.79e-5A Epa- Epc=134mV Epa=0.165v Epc=0.309v
2.扫速分别为40mv/s、60mv/s、80mv/s、100mv/s、120mv/s时的叠加循环伏安图:
循环伏安法实验报告
实验目的
1.了解电化学分析的工作原理、发展过程,掌握用循环伏安法判断电极是否可逆。
2.学会测定循环伏安曲线
3.掌握循环伏安法的一般操作过程,学会测量峰电流和峰电位。
实验原理
循环伏安法(Cyclic Voltammetry)一种常用的电化学研究方法。该法控制电极电势以不同的速率,随时间以三角波形一次或多次反复扫描,电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应,并记录电流-电势曲线。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度,中间体、相界吸附或新相形成的可能性,以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数,判断其控制步骤和反应机理,并观察整个电势扫描范围内可发生哪些反应,及其性质如何。对于一个新的电化学体系,首选的研究方法往往就是循环伏安法,可称之为“电化学的谱图”。循环伏安法除了使用汞电极外,还可以用铂、金、玻璃碳、碳纤维微电极以及化学修饰电极等。若溶液中存在氧化态,电极上将发生还原反应;反扫时,电极上生成的还原态将发生氧化反应。峰电流可表示为

石墨电极上电沉积钯镍合金的循环伏安研究

石墨电极上电沉积钯镍合金的循环伏安研究

石墨电极上电沉积钯镍合金的循环伏安研究肖耀坤;苑娟;胡波年;余刚;叶立元【期刊名称】《湖南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2004(031)002【摘要】用循环伏安法对NiSO4与PdCl2混合溶液合成钯镍合金纳米线的电化学沉积条件进行了研究.结果表明,钯镍离子混合液中钯的析出对镍、氢的电极过程有很强的去极化作用,使镍的析出电势正移,减小了钯、镍析出电势的差距.钯离子浓度为2 mmol·L-1,镍离子浓度为0.32 mol·L-1时,有利于形成钯镍合金.高超电势和大电流密度下可以实现钯、镍共沉积.但高浓度和高超电势下,电沉积的电流密度大,使金属的沉积速度过快,不利于形成钯镍合金纳米线.钯镍析出电势相差较大,在低超电势条件下,难于实现共沉积,需通过加入添加剂或络合剂等其它方法来改变钯、镍的析出电势,使二者析出电势更进一步接近以达到共沉积的目的.【总页数】5页(P5-9)【作者】肖耀坤;苑娟;胡波年;余刚;叶立元【作者单位】湖南大学,化学化工学院,湖南,长沙,410082;湖南大学,化学化工学院,湖南,长沙,410082;湖南建材高等专科学校,湖南,衡阳,421008;湖南大学,化学化工学院,湖南,长沙,410082;湖南大学,化学化工学院,湖南,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TQ15【相关文献】1.低速电沉积钯镍合金工艺的研究 [J], 苑娟;肖耀坤;余刚;叶立元2.碳纳米管上电沉积钯对乙醇的电催化氧化研究 [J], 文颖;李燕;林嫒璟n;杨海峰;许东芳3.单晶Si上电沉积非晶态NiP薄膜的循环伏安研究 [J], 张国庆;游阳明4.不锈钢基体上电沉积钯-镍合金镀层的工艺参数优化 [J], 刘雪华; 丛红璐; 成爽; 于娜5.钯镍合金电沉积层的XRD研究 [J], 李凤凌;杨防祖;李振良;佘沛亮;姚士冰;周绍民因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

直流电电化学沉积镍制备原位生长碳纳米管化学修饰电极

直流电电化学沉积镍制备原位生长碳纳米管化学修饰电极

直流电电化学沉积镍制备原位生长碳纳米管化学修饰电极何正文;江奇;杨荣;亓鹏;赵斐;袁华;赵勇【摘要】利用直流电电化学沉积法将生长碳纳米管(CNT)的催化剂镍均匀地附着在石墨电极(GE)表而,再通过化学气相沉积法制备得到原佗生长碳纳米管化学修饰电极(GSCNT-CME).电化学沉积的金属镍和所制备的修饰电极分别用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDX)进行表征,所得修饰电极的电化学性能用[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-液进行表征.结果表明:经直流电电化学沉积,可以在石墨电极表面沉积一层致密的金属镍,能生长出管径均匀的碳纳米管,所制得的修饰电极具有良好的电化学响应灵敏性和准确性,可在电化学检测领域发挥重要的应用.【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2010(026)005【总页数】5页(P1214-1218)【关键词】电化学沉积;碳纳米管化学修饰电极;原位生长【作者】何正文;江奇;杨荣;亓鹏;赵斐;袁华;赵勇【作者单位】西南交通大学超导研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都,610031;西南交通大学超导研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都,610031;西南交通大学超导研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都,610031;西南交通大学超导研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都,610031;西南交通大学超导研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都,610031;西南交通大学超导研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都,610031;西南交通大学超导研究开发中心,材料先进技术教育部重点实验室,成都,610031;School of Materials Science and Engineering,University of New South Wales,Sydney,2052,NSW,Australia【正文语种】中文【中图分类】O648;TM911碳纳米管(CNT)自1991年首次被报道以来[1],便以其独特的物理化学性质而备受科学家们的关注[2-5],如优良的导体和半导体性质,极高的机械强度,良好的吸附能力,较大的比表面积和长径比等.这些特性使它在场致发射[6]、纳米电子器件[7]、纳米机械[8]、复合增强材料[9]和储氢材料[10]等领域具有潜在的应用价值.利用CNT 制成的碳纳米管化学修饰电极(CNT-CME)能够表现出优异的电化学性能,主要在加快电子转移、加大响应电流、降低检出限等方面较好,Compton等[11-13]在系列报道中已有详细阐述.目前常用的CNT-CME有CNT碳糊电极[14]、CNT镶嵌电极[15]、CNT涂层电极[16]、聚合物包埋CNT修饰电极[17]等.但是这些电极都是先制备CNT,然后通过后续方法来制备修饰电极,这种做法势必会破坏CNT的独特结构,影响CNT的优良检测性能的发挥.为了克服这些制备方法带来的不足,本课题组[18]成功地提出利用浸渍法制备出原位生长碳纳米管化学修饰电极(GSCNT-CME),得到良好效果.但通过浸渍法预埋催化剂对催化剂的可控性变差,其制备生长的CNT存在管径分布较广的不足,会影响其电化学检测性能的发挥.为控制GSCNT-CME上CNT的管径分布情况,增强对预埋催化剂的可控性,我们选择直流电电化学沉积法来代替浸渍法预埋催化剂,发现此方法能大大减小GSCNT-CME上CNT的管径分布范围,而且所制备的修饰电极同样具有良好的电化学响应、稳定性和可靠性,有望在电化学检测领域获得较大应用.1.1 GSCNT-CME的制备1.1.1 直流电电化学沉积金属镍将圆形柱状石墨电极(GE)的圆形表面打磨平整,抛光后装入聚四氟乙烯电极套中,用石蜡密封后作为工作电极.以恒电位2.05 V在镀液(每50 mL溶液中含硫酸镍15.00 g,氯化镍2.00 g,硼酸2.00 g,十二烷基硫酸钠0.05 g,糖精钠0.02 g)中进行直流电电化学沉积5 min,然后用二次去离子水冲洗,并在100℃下保温30 min. 1.1.2 浸渍法沉积金属镍照文献[18]的做法,具体操作如下:将打磨处理后的石墨电极直接放在浸渍溶液(每50 mL溶液中含柠檬酸18.00 g,硝酸镍12.50 g)中10 min后取出, 150℃保温5 min,重复以上操作5次,最后将石墨电极超声清洗10 min后并在200℃保温1 h,待用.将经直流电电化学沉积法得到的预埋催化剂的GE从电极套中取出,去掉石蜡,和浸渍方法得到的石墨电极一起放入石英舟中,然后按如下的操作步骤在石墨电极表面原位生长CNT:将石英舟置于自动控温管式电阻炉的石英管(φ=5 cm,l=130 cm)中部恒温区,先通入流速为50 mL·min-1的氩气以排出石英管中的空气,同时管式炉以10℃·min-1的速率从室温加热到800℃,至800℃后通入氢气(50 mL·min-1)还原30 min,然后在氩气(50 mL·min-1)保护下降温到700℃,再通入C2H2和氩气的混合气体(体积比1∶8)反应20 min,最后在氩气的保护下冷却至室温.将得到的生长有CNT的GE放入聚四氟乙烯的电极套中,密封好后就得到了需要的GSCNTCME. 文中所用到的试剂均为分析纯,其中硫酸镍(98.5%,w,下同)、氯化镍(98.0%)、氯化钾(99.5%)、亚铁氰化钾(99.5%)、十二烷基硫酸钠(85.0%)、柠檬酸(99.5%)和硝酸镍(98.0%)均由成都市科龙化工试剂厂生产,硼酸(99.5%)和铁氰化钾(99.5%)由重庆吉元化学有限公司生产,糖精钠(99.0%)由天津市丰越化学品有限公司生产.所有溶液均用二次去离子水配制.1.2 GSCNT-CME形貌和电化学性能表征采用Leica DFC290(德国徕卡公司)光学显微镜对直流电电化学沉积催化剂镍前后的GE表面进行了观察,以考察电极表面的变化.将得到的GSCNTCME试样粘贴在铜样品托上,喷金后用QUANTA 200扫描电子显微镜(SEM)和EDX(日本日立公司)对所得电极的表面形貌和成分进行分析.所得电极的电化学检测灵敏性和可靠性采用[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液进行表征,表征所用仪器为ZF-9(中国上海正方电子电器有限公司).2.1 直流电电化学沉积催化剂前后的石墨电极表面形貌图1为催化剂沉积前后GE表面的光学显微镜照片.图1a为得到的GE经金相砂纸打磨、抛光后的表面光学照片,由图可知经打磨抛光后的GE表面比较平整光滑.图1b为以恒电位2.05 V在所配溶液中进行直流电化学沉积5 min金属镍之后GE表面的光学照片.由图可知经电化学电沉积之后, GE表面明显发生变化,变得凹凸不平.与图1a相比,可以发现有大量的物质沉积在GE表面(记作Ni/GE).而我们的电沉积液只有金属镍和一些有机物,因此为证明金属镍已经沉积到电极表面,进行了下面的EDX能谱分析.图2为经电化学沉积催化剂后GE表面的EDX能谱图.GE表面的EDX能谱图经相关软件分析,已经将各种元素标在图上.由图2可知,GE表面的元素有C、O、Au、Cl和Ni.最关键的是有Ni峰存在,说明电化学沉积金属已经成功.Au是喷金过程中带入的成分,O是在检测过程中吸附的元素,而C是GE的成分.还有Cl峰,主要是由于石墨对氯有较强的吸附作用[19].因而图2中的氯有可能是石墨吸附水中的氯.至于其他峰当属是吸附上的有机基团的峰.2.2 GSCNT-CME的表面结构图3(a,b)为直流电电化学沉积方法所得GSCNTCME表面的SEM照片.图3(c)为浸渍方法所得GSCNT-CME表面的SEM照片.由图3(a,b)可知: GSCNT-CME表面原位生长的CNT较均匀地覆盖在电极表面;CNT的管长较长(3-5 μm),相互缠绕;管径分布范围很集中,主要分布在50-55 nm之间,由浸渍方法所得的结果(图3c)可知,管径的分布明显变小,我们认为其主要原因是电化学沉积方法比浸渍方法能更好地控制催化剂在GE上的分布,可以容易地通过控制沉积电压、沉积时间和沉积液的配比来实现.而这种改变对于提高所制备修饰电极的电化学性能以及其检测性能的可控性是有利的.2.3 直流电电化学沉积方法所得GSCNT-CME的电化学检测性能将所得Ni/GE、GSCNT-CME分别和甘汞电极(参比电极)与铂电极(辅助电极)一起组成三电极体系,利用循环伏安(CV)曲线方法来研究所得电极的电化学性能.图4为所用GE和所得Ni/GE、GSCNTCME分别在基底溶液(1 mol·L-1KCl)和检测溶液(0.001 mol·L-1K3Fe(CN)6+0.001 mol·L-1K4Fe(CN)6+1 mol·L-1KCl,用[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液来表示)中的各循环伏安曲线图,扫描速率都为20 mV·s-1.由图4(a)可知,在相同的测试条件下,对于同样的溶液,由GSCNT-CME所得到的CV明显大于由GE、Ni/GE所得到的CV,表明GSCNT-CME具有比GE、Ni/GE大得多的电容.而GSCNT-CME与Ni/ GE相比,只是在其表面原位生长了CNT,因此电容的增加是原位生长CNT导致的.这正是由于CNT (多壁)是一种导电性良好,具有大比表面积的一维纳米材料所带来的,这些变化表明所制备的GSCNTCME具有大于GE的电流响应能力.由图4(b)可知,在0-500 mV之间,GE、Ni/GE的氧化还原峰相对于GSCNT-CME 而言都非常弱,其氧化峰峰电流都约为0.040 mA,还原峰峰电流约为0.043 mA;而GSCNT-CME的氧化还原峰则比较明显,且响应电流非常大,氧化峰出现在310.9 mV,其强度为0.803 mA,还原峰出现在258.3 mV,峰电流为0.609 mA.因此对于同样的检测溶液,所制备GSCNT-CME的响应电流远大于GE、Ni/GE的响应电流.而且所制备GSCNT-CME的经超声波清洗处理5 min后,响应电流的保留率为97%,表明其具有良好的重复性.为检验所制备的GSCNT-CME测试结果的准确性,在GSCNT-CME在[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液中进行了不同扫描速率(1.67、5、10、20、50、100 mV· s-1)下的CV测试,如图5所示.图6(a)是GSCNT-CME氧化峰峰电流(Ipk)和扫描速率平方根(v1/2)关系曲线图.由图6(a)可知, GSCNT-CME氧化峰电流与扫描速率平方根具有良好的线性关系,其线性相关系数r=0.9984,其线性回归方程为Ipk=211.39v1/2-152.96.图6(b)是GSCNT-CME氧化峰峰电流和还原峰峰电位的差值(ΔE)和扫速平方根的关系曲线图.由图6(b)可知,GSCNT-CME氧化峰电流和还原峰电位的差值和扫速平方根也成良好的线性关系,其线性相关系数r=0.9961,线性回归方程为ΔE=18.619v1/2-21.827.当扫描速率为20 mV·s-1时,ΔE只有59.9 mV,远远小于在玻碳电极上涂覆的CNT修饰电极的ΔE值,几乎可以忽略不计[20].因此我们可以认为所研制的GSCNT-CME具有良好的准确性.鉴于以上的实验结果与讨论,得出以下结论.(1)利用直流电化学沉积金属镍催化剂制备的方法,可以将金属镍均匀的附着在石墨电极表面,再经化学气相沉积法,便可在石墨电极表面制备出长3-5 μm、管径集中分布在50-55 nm范围内的碳纳米管.此法相对于浸渍方法沉积金属镍而言,对催化剂的可控性更强,制备的碳纳米管管径更加均匀,对于研究碳纳米管的形态对GSCNT-CME的电化学性能的影响具有重要意义.(2)利用直流电化学沉积金属镍制备的GSCNT-CME具有良好的稳定性和电化学测试准确性,与GE相比具有更好的电化学响应能力,具备在电化学检测领域广泛应用的潜力.【相关文献】1 Iijima,S.Nature,1991,354:562 Pérez-Garrido,A.;Urbina,A.Carbon,2002,40(8):11273 Javey,A.;Guo,J.;Wang,Q.;Lundstrom,M.;Dai,H.J.Nature, 2003,424:6544 Duan,X.;Akdim,B.;Pachter,R.Appl.Surf.Sci.,2005,243(1): 115 Sotiropoulou,S.;Chaniotakis,N.A.Anal.Bioanal.Chem.,2003, 375(1):1036 Walt,A.D.H.;Chatelain,A.;Ugarte,D.Science,1995,270 (5239):11797 Postma,H.W.C.;Teepen,T.;Yao,Z.;Grifoni,M.;Dekker,C. 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文章编号:1000-2472(2004)02-0005-05石墨电极上电沉积钯镍合金的循环伏安研究X肖耀坤1,苑 娟1,胡波年2,余 刚1X X,叶立元1(1.湖南大学化学化工学院,湖南长沙 410082;2.湖南建材高等专科学校,湖南衡阳 421008)摘 要:用循环伏安法对NiSO 4与PdCl 2混合溶液合成钯镍合金纳米线的电化学沉积条件进行了研究.结果表明,钯镍离子混合液中钯的析出对镍、氢的电极过程有很强的去极化作用,使镍的析出电势正移,减小了钯、镍析出电势的差距.钯离子浓度为2mmol #L -1,镍离子浓度为0.32mol #L -1时,有利于形成钯镍合金.高超电势和大电流密度下可以实现钯、镍共沉积.但高浓度和高超电势下,电沉积的电流密度大,使金属的沉积速度过快,不利于形成钯镍合金纳米线.钯镍析出电势相差较大,在低超电势条件下,难于实现共沉积,需通过加入添加剂或络合剂等其它方法来改变钯、镍的析出电势,使二者析出电势更进一步接近以达到共沉积的目的.关键词:钯镍合金;纳米线;电沉积;循环伏安法中图分类号:TQ15 文献标识码:AAn Investigation of the Cyclic Voltammetry of Electro -depositionof Pd -Ni Alloy on Graphite ElectrodeXIAO Yao -kun 1,YUAN Juan,HU Bo -nian 2,YU Gang 1**,YE L-i yuan 1(1.College of Chemistry and Chemical Engineer ing ,Hunan U niv,Changsha,410082;2.Hunan Colleg e of Building M ater ials,Heng yang,421008)Abstract:Cyclic Voltammetry (CV)w as used to study the electrochem ical conditions in order to synthesize nanowires of Pd -Ni alloy in the mixtures composed of PdCl 2and N iSO 4.T he results revealed that the palladium deposited from the m ix ture of PdCl 2and NiSO 4could reduce the polarizations of the electrode process of produc -ing Ni and H 2.The depolarization makes the deposit potential of Ni move positively ,w hich reduces the deposit potential difference betw een Pd and Ni.The mixture of 2mmol #L -1PdCl 2and 0.32mol #L -1NiSO 4is favor -able for the formation of the structure of Pd -Ni alloy.Under the condition of large over -potential and high cur -rent density,Pd and Ni can be co -deposited,but under the condition of high ion concentration and large over -po -tential,the high current density causes a fast deposit rate,w hich is disadvantageous to the deposition of the nanowires of Pd -Ni alloy.It is difficult to realize the co -deposition of Pd and Ni at the low over -potential w ith a g reat difference of deposit potentials betw een Pd and Ni.It is necessary to search for other methods,such as af -filiating some complex agents or suitable additives,etc,to change the deposit potentials of Pd and Ni,so as tomake their deposit potentials much closer to each other and to realize the co -deposition of Pd and Ni.Key words:Pd -Ni alloy;nanow ires;electrochem ical deposition;cyclic voltammetryX X 通讯联系人:余 刚(1960-),男,湖南郴州人,湖南大学教授. E-mail:yuganghnu@收稿日期:2003-10-25基金项目:国家自然科学基金项目资助(20373015);化学生物传感与计量学国家重点室资助项目作者简介:肖耀坤(1965-),男,湖南衡阳人,湖南大学博士研究生.第31卷 第2期2004年4月湖南大学学报(自然科学版)Journal of Hunan U niversity (N atural Sciences)Vol.31,No.2Apr 12004纳米线因其非线性光学性能、异向导电性能、分光特性以及独特的磁学性能而在电子和光电子器件、高密度磁存储等方面具有极其重要的应用[1,2].单金属纳米线的研究和应用有许多的成果报道[3,4],美国Penner 教授领导的研究小组用阶边精饰[5](Step -edge decoration)的电沉积方法在高定向石墨台阶上合成出了钯纳米线阵列(palladium mesow ire arrays),它可以用作微型的氢传感器和氢活性开关.这种氢传感器具有快速响应、高灵敏度、可室温操作、低功率消耗、抗其它气体干扰及选择性好等一系列的优点.然而,纯钯的吸氢范围有限,在较高浓度的氢环境中易发生氢鼓泡,使纯钯制作的氢传感器在高氢浓度下容易失效.若在钯中添加银和镍等金属能稳定钯氢合金[6],防止钯氢化合物从A 相向B 相转化.含8%~15%镍的钯镍合金在室温时有良好的可逆性、快速响应能力和抗硫化氢毒化的能力[7].因此,合成出钯镍和钯银合金纳米线就能克服纯钯形成氢化物的不可逆转变.虽然钯镍合金在电镀精饰方面已经有广泛的应用[8],但钯镍合金纳米线未见到有文献报道.铁、钴、镍、合金纳米线用于磁性材料的研究有一些文献报道[9,10,11],其合金纳米线比单金属纳米线的性能更优越.合金纳米的电沉积规律有着它自身的特点,存在许多未知的因素,需要进一步研究.本文的工作目的是通过循环伏安实验研究低速慢生长条件下电沉积钯镍合金的电化学沉积规律,探索在石墨阶梯上合成钯镍合金纳米线的电化学条件.1 循环伏安实验1.1 实验条件与方法采用三电极体系(石墨电极为研究电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂电极为辅助电极),运用电化学工作站(CHI660A)对2mmol #L-1PdCl 2、、不同浓度的NiSO 4溶液和钯镍离子混合液进行了循环伏安实验.实验中使用的石墨电极面积约为0.25cm 2,石墨电极在1000#金相砂纸上打磨出新鲜的表面,在光滑的白纸上抛光.混合离子溶液的pH 值控制在2.5左右,每次试验进行前先用高纯氩气吹气10min 以除溶液中的溶解氧,然后以0.002V #s -1的扫描速度先由正电势向负电势的方向扫描,然后再回扫至起点.1.2 循环伏安实验结果与分析1.2.1 宽扫描电势范围的循环伏安曲线(1)钯镍及其合金的电势窗口位置图1是2mmol #L -1PdCl 2+0.32mol #L -1NiSO 4钯镍离子混合溶液和钯镍两单金属离子溶液的循环伏安曲线,由图1可见,钯的阳极溶解峰位于+0.65V(vs SCE),镍的阳极溶解峰位于-0.26V (vs SCE),钯镍混合液中的阳极溶解峰位于+0.33V(vs SCE).可见钯镍离子混合液中的阳极溶解峰位于两纯金属的阳极溶解峰之间.图1 石墨电极在钯、镍离子混合溶液和单金属离子溶液中的循环伏安曲线Fig.1 Cyclic vol tammograms on a graphite electrode in the baths of mixture of Pd 2+and Ni 2+and the si ngle metallic i on sol utions(2)镍钯离子浓度比的影响在+0.8~- 1.0V(vs SCE)的电势范围内,控制溶液中镍钯离子的总浓度为0.10mol #L -1时,调整镍钯离子浓度比进行循环伏安扫描得到的曲线如图2(a)和(b)所示.图2(a)是在钯离子处于低浓度下的不同镍钯离子浓度比的循环伏安曲线,在镍钯离子浓度比为9999:1时,未观察到钯阳极峰,只有镍阳极峰;当逐渐增大钯离子浓度时,钯的阳极溶解峰面积也依次增大.可见钯离子浓度低于1@10-5mol #L -1时,难以从溶液中析出金属钯来,只有当钯离子浓度达到0.1m mol #L -1(图2(a)的曲线2所示)后,才有钯的阳极峰出现.制备金属纳米线的钯离子浓度应在毫摩尔每升的数量级上才有钯的析出.在图2(b)中是氯化钯的浓度达到1mmol #L -1以上的不同钯镍离子比的循环伏安曲线,图2(b)的曲线表明,钯阳极溶解峰、镍阳极溶解峰都较强.由各阳极峰中心的电势窗口显示,随着扫描电势的不断负移,开始析出纯钯、进一步负移扫描电势,则钯镍会同时沉积,形成钯镍合金.当扫描电势使金属镍具有很大的超电势时,镍的析出加快,使固相沉积物中除有钯镍合金外,还有因钯溶解镍的合金溶解度6湖南大学学报(自然科学版)2004年图2 石墨电极在钯镍离子总浓度为0.10mol #L -1的溶液中的循环伏安曲线Fig.2 Cyclic voltammograms on a graphite electrode in the baths of mixture of total concentration 0.10mol #L -1of Pd 2+and Ni2+的限制,同时析出钯镍合金和金属镍的现象.在整个扫描范围内既有钯,又有钯镍合金和镍的析出过程.(3)不同镍离子浓度下的钯镍沉积循环伏安曲线实验选定钯离子浓度为2mmol #L -1,改变镍离子的浓度,对钯镍混合液在电势+0.8~- 1.0V (vs SCE)范围内扫描,其结果见图3(a)和(b).镍离子浓度低于0.32mol #L -1,钯阳极峰和镍阳极峰均较强(见图3(a)的线2,3).镍离子浓度高于0.32mol #L -1时,其镍阳极峰强,钯阳极峰弱.说明镍离子浓度高时,沉积物中镍的成分增多.但镍离子浓度过高,电流密度增大,沉积镍的量增多,对钯镍合金组织的形成和纳米线的制备都不十分有利.在2mmol #L -1PdCl 2+0.32mol #L -1NiSO 4混合溶液中有一个电势位置约在0.33V (vs SCE)的合金阳极峰,此峰中心电势位于钯、镍的单金属阳极峰电势之间.电沉积钯镍合金,选定镍离子浓度为0.32mol #L -1,钯离子浓度为2m mol #L-1有利于形成合金相.1.2.2 控制在低超电势条件下的钯镍合金的电沉积规律电沉积制备纳米线阵列需在低速沉积的条件下进行,避免金属沉积速率过快而不利于形成纳米线,因此,以下为控制在低超电势条件下进行循环伏安扫描,探索钯镍合金的共沉积规律.图3 石墨电极在不同镍离子浓度的钯镍离子混合溶液中的循环伏安曲线Fi g.3 Cyclic voltammograms on a graphite electrode in the bath s of the mixture of Pd 2+and Ni 2+with various concentrati ons of NiSO 4(1)PdCl 2和NiSO 4单金属离子溶液的循环伏安曲线图4(a,b)是2mmol #L -1PdCl 2的溶液在不同回扫电势下的循环伏安曲线.在未达到析氢电势(实验测定约-0.305V vs SCE)前回扫,阴极过程只有钯的析出,则回扫只有钯的阳极溶解峰;当扫描电势负移,达到氢的析出电势后(图4(a,b)中的-0.36V(vs SCE)和-0.56V(vs SCE))回扫,阴极过程中电极表面出现氢气泡,在-0.20~-0.40V (vs SCE)之间的范围内出现吸附氢的阳极溶出峰;回扫电势越负,氢的阳极溶出峰面积越大,表明阴极过程析氢量越多(见图4(b)的-0.56V 的回扫曲线).7第2期肖耀坤等:石墨电极上电沉积钯镍合金的循环伏安研究图4石墨电极在2mmol#L-1PdCl2溶液中不同回扫电势下的循环伏安曲线Fig.4Cyclic voltammogr ams at different rev erse potentials on a graphite electrode in the bath of2mmo l#L-1PdCl2若控制在较低极化度下扫描,即极化电流控制在低于-350L A时回扫,不同浓度NiSO4溶液的循环伏安扫描曲线表明0.32mol#L-1NiSO4溶液没有观察到金属镍的阳极溶解峰,0.64mol#L-1NiSO4溶液出现一个金属镍的小阳极溶解峰,随着溶液中N iSO4浓度的提高,镍的阳极溶解峰也逐渐增大,说明沉积的金属镍的量随镍离子浓度的提高依次增加.在NiSO4溶液析氢的析出电势与镍的析出电势没有明显的差异,镍氢几乎同时析出.石墨电极在pH值2.5的盐酸溶液中的循环伏安曲线显示,即使将扫描电势负移到- 1.25V(vsSCE)开始回扫得到的循环伏安曲线图中也未见到显著的析氢阳极峰.在有钯的沉积时,伴随的析氢反应才会剧烈,钯的存在对析氢反应有很强的去极化作用,氢易在已沉积的钯上析出.(2)钯镍混合离子溶液的循环伏安曲线在2mmol#L-1PdCl2+0.32mol#L-1NiSO4混合溶液中的循环伏安实验中,当反扫电势负于-0.25V (vs SCE)后回扫伴随严重的析氢反应的发生,石墨电极上出现氢气泡,循环伏安曲线出现两个阳极峰,-0.27V(vs SCE)附近的阳极峰是金属镍和氢气的混合阳极氧化峰,+0.63V(vs SCE)附近的阳极峰是钯的溶解峰,显然钯镍是分步存在于电极表面,0.32mol #L-1NiSO4的单金属离子溶液的伏安曲线并无明显的镍沉积形成的镍阳极峰,而当2mmol#L-1PdCl2与其混合后促使镍离子从溶液中析出,所以钯的析出既促进析氢反应的进行,也促进金属镍的电沉积,对析氢析镍都有去极化作用.在混合溶液中固定氯化钯的浓度(2mmol#L-1),随着镍离子浓度的增加,位于+ 0.63V(vs SCE)附近的钯阳极峰面积明显减小;位于-0.285V(vs SCE)附近的镍氢阳极峰面积增大,由于镍、氢的电极电势接近,其溶解峰的电势位置重合,看不到分离的镍氢阳极峰.2钯镍合金纳米线合成试验用恒电流方法,控制在很小的极化电流下进行沉积,先极化到-150L A电流下,再在-100L A电流下生长10min,获得的纳米线形貌如图5所示.图5显示在高定向石墨台阶上线状结构的沉积物,线段长度1~3L m,直径大约在80~100nm范围内.从图5的SEM图像看出,合金线表面比较粗糙,粒径分布也不十分均匀.EDS电子能谱分析其镍的质量分数为0.034,此结果说明在控制低电流密度下钯的沉积占有绝大部分比例,镍的沉积小.其原因是电沉积过程为非平衡过程,两金属离子的极化程度不一样,镍的极化程度低,镍的析出速率低,所以在合金中的镍含量就低.图5电沉积钯镍合金纳米线的SEM图Fig.5SEM image of Pd-N i nanow ires preparedby electr odeposit ion on HO PG由于钯、镍的析出电势相差大,不极化到镍的析出电势下,不会有金属镍的析出,只能获得钯一种成分的金属沉积物.而极化到镍的析出电势后,钯已经8湖南大学学报(自然科学版)2004年进入了强极化状态,使沉积速率难于控制在一个很小的范围.所以用简单的金属离子溶液沉积纳米线是难于实现的,需要调整钯镍的析出电势使二者接近,使钯镍的沉积都处于弱极化和微极化的范围内,降低沉积速率,使钯镍两金属既能共沉积又能控制晶粒慢速生长,达到合成合金纳米线的目的.3结论通过对钯镍单金属离子溶液和钯镍离子混合液的循环伏安实验研究得到如下结论:(1)钯的阳极溶解峰位于+0.63V(vs SCE),镍氢的阳极溶解峰位于-0.26V(vs SCE),用2 mmol#L-1PdCl2+0.32mol#L-1NiSO4的混合液在高超电势下反扫获得一个介于钯峰和镍氢峰之间的阳极溶解峰,其峰位于+0.33V(vs SCE).钯镍离子混合液中由于钯的析出对镍氢的电极反应有很强的去极化作用,从而使钯的析出有利于镍的析出.(2)调整镍钯离子浓度比的循环伏安实验表明,只有当钯离子浓度达到0.1mmol#L-1后,才观察到循环伏安曲线图中有钯的阳极峰出现.制备钯纳米线的金属离子浓度需要在毫摩尔每升的数量级上较为合适.选定钯离子浓度为2mmol#L-1,改变镍离子的浓度,镍离子浓度低于0.32mol#L-1,分别出现较强的钯阳极峰和镍阳极峰.镍离子浓度高于0.32mol#L-1时,其镍阳极峰增强,钯阳极峰削弱.电沉积钯镍合金,选定镍离子浓度为0.32mol# L-1,钯离子浓度为2mmol#L-1有利于钯镍合金相共沉积.(3)在钯电沉积过程中钯的析出使析氢反应的超电势减小,氢的析出电势比镍的析出电势略正,镍的析出对析氢的超电势无影响,沉积钯镍的过程同时伴随着严重的析氢过程,影响钯镍合金的共沉积,沉积钯镍纳米线时应采取措施提高氢的超电势以抑制析氢反应的发生.(4)在合适的离子浓度和较高的超电势下可以得到钯镍合金成分组织,但离子浓度过高和超电势过大,电沉积的电流密度大,使金属的沉积速度过快,并不利于沉积钯镍合金纳米线.合成纳米线的电沉积过程要求小电流密度的低沉积速率,要在低超电势条件下进行电沉积.钯镍析出电势相差较大时,在低超电势条件下,就难于实现共沉积,因此需要研究通过加入添加剂或络合剂等方法来改变钯镍离子的析出电势,使其相互靠近以达到共沉积的目的.参考文献[1]侯士敏,陶成钢,刘虹雯,等.高定向石墨表面金纳米粒子和金纳米线的研究[J].物理学报,2001,50(2):223-226.[2]潘谷平,薛宽宏,孙冬梅,等.有序Ni纳米线阵列的制备及其磁滞回线[J].化学物理学报,1999,12(6):675-679.[3]潘善林,张浩力,彭勇,等.模板合成法制备金纳米线的研究[J].高等学校化学学报,1999,20(10):1622-1624.[4]DEKOS TER J,DEGROOTE B,PATT YN H,et al.Step deco-ration during deposition of Co on Ag(001)by ultralow energy ion beams[J].Applied Phrsics Letters,1999,75(7):938-940. 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