【摘 要】
:
目前针对各种改性PbO2电极的电化学性能研究多停留在宏观层面,所得到的电化学性能参数是整个电极测试区域的平均值,难以区分电极表面不同微区电化学性能的差异。因此,寻找一种具有空间分辨率的方法从微观尺度对PbO2材料微区的异质性、电化学活性、界面反应动力学以及活性层构效关系进行深入研究很有必要。本论文采用扫描电化学显微镜(SECM)研究PbO2电极微区的电化学反应活性和界面反应动力学,并建立微区结构与
论文部分内容阅读
目前针对各种改性PbO2电极的电化学性能研究多停留在宏观层面,所得到的电化学性能参数是整个电极测试区域的平均值,难以区分电极表面不同微区电化学性能的差异。因此,寻找一种具有空间分辨率的方法从微观尺度对PbO2材料微区的异质性、电化学活性、界面反应动力学以及活性层构效关系进行深入研究很有必要。本论文采用扫描电化学显微镜(SECM)研究PbO2电极微区的电化学反应活性和界面反应动力学,并建立微区结构与性能的联系。研究结果表明:1.整个β-PbO2电极微区能够很好地支持[Fe(CN)6]4-的氧化反应,具有良好的导电性和电化学反应活性,但β-PbO2电极表面局部的电化学反应活性存在明显差异。拟合β-PbO2电极微区的正反馈逼近曲线得到β-PbO2电极的有效异质速率常数keff为0.0253 cm·s-1;当基底电位为0.5 V(vs Ag/Ag Cl)时,β-PbO2电极微区的电化学活性最高,恒高面扫描具有最佳的分辨率。结合EIS宏观测试数据,证明[Fe(CN)6]4-的电荷转移过程在基底电位为0.5 V时最高效。β-PbO2电极宏观与微观两个层面的电化学活性既有统一性也存在差异性。2.短时间电沉积的高电化学反应活性来源于区域性的高电化学活性,而单点式的高电化学反应活性保证了长时间电沉积的高活性。电镀电流密度窗口内,影响电极表面微区电化学反应活性的主要因素都是表面PbO2晶体的微观结构。施镀时间为60min时,电极反应界面对于电位变化的响应灵敏程度变弱,该条件下电极材料的稳定性较好。当电镀电流密度为20 m A·cm-2时,PbO2电极微区的高电化学反应活性是粗糙度,镀层厚度,以及物相组成共同作用的结果。表观异相电荷转移速率常数的研究说明改变电镀时间提升PbO2电极电化学反应活性主要源于对微观形貌和结构的改造。电镀电流密度和添加剂Na F对电化学反应活性的改善同时依赖于微观形貌和结构的改造以及对PbO2电极本身化学性质的改变。3.四种利用SECM进行微加工的方法中,化学棱镜法因其标记明显,沉积区域可控的优点是实现PbO2表面微加工的最优方法。化学棱镜法在PbO2电极表面进行微区沉积的最优条件是:银离子的浓度为0.01 M,探针电位为1.4 V,基底电位为0.4 V,步进距离为1μm的逼近曲线。该条件最终实现了直径为20μm圆形区域的微区沉积。PbO2微区结构和电化学反应活性的同位表征研究发现,没有呈现完整金红石结构的区域具有比结晶完整区域更高的电化学反应活性。
其他文献
碳纳米管(CNTs)具有高强度(高达100 GPa)、超杨氏模量(~1 TPa)和高长径比(最大~1000)等优良性能,是复合材料的理想增强材料。CNTs(增强材料)的加入可以显著的提高CNT/Cu复合材料的力学性能。然而CNTs的结构完整性、CNTs的分散状态以及CNTs与Cu基体之间的弱界面结合影响CNT/Cu复合材料力学性能的三个因素。本论文基于粉末冶金法制备了采用不同化学修饰的碳纳米管增强
当今的许多行业都需要在高温环境下工作的电子器件,如航空航天、火力发电、石油勘探和核能等,而目前的Si基器件的极限应用温度仅达200℃,大大限制了其应用。由于SiC半导体材料具有宽带隙、高热导率及高击穿场强的优势而能轻易突破Si的物理极限,被广泛应用于制备大功率、高温、高频器件。SiC材料本身的应用温度可达1000℃,真正制约SiC半导体材料应用的是其欧姆接触的电学性能和热稳定性。而关于SiC欧姆接
碳氧化铝具有抗水化性强、化学稳定性强、抗氧化性好、耐高温等一系列优异特性,因此在耐火材料领域具有潜在的应用前景。已知的碳氧化铝有Al4O4C和Al2OC两种类型,这两种碳氧化铝的制备仍处于实验室研究阶段。惰性气氛下采用碳热还原法是制备碳氧化铝的主要方法,该方法操作简单,原料容易获得,但反应温度高,反应时间长,难以合成纯相。碳氧化铝的形成机理至今未得到统一的解释,其形成路径不明确直接制约着碳氧化铝的
透明玻璃被认为是三维光学信息存储和多级加密的重要介质。然而,用半导体蓝色激光代替高成本飞秒激光直接在透明玻璃内部书写三维图案仍然是一个挑战。此外,无机光致变色材料因其在全息存储和光学数据存储领域的潜在应用而受到人们的广泛关注,与光致变色薄膜和陶瓷相比,光致变色玻璃由于具有较高的透明性,使其更容易增加相同体积下的数据存储量。稀土离子掺杂的透明光致变色玻璃可以通过外部光场来调控其发光特性,进而拓展了发
随着宝石合成技术的发展,合成宝石的种类和方法也在不断的增多,不同方法合成宝石与其对应的天然宝石的常规宝石学特征、晶体结构以及化学成分基本一致,因此合成宝石的鉴别成为宝石学研究的重点、难点之一。本论文利用紫外-可见-近红外光谱、红外光谱、拉曼光谱对不同方法合成的钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿以及相对应的天然宝石进行常规测试和光谱测试,对其拉曼特征峰进行拟合,并对半高宽进行分析,分析得出:1、天然钻石和
TiO2和K2Ti6O13,两种具有代表性的Ti-O基多功能半导体纳米材料。其中二者的一维结构纳米线因巨大的长径比、优异物理化学性质,已被成功广泛地应用于光催化、光解水和能源等领域,以解决目前人类所面临的环境污染与能源短缺问题。就现阶段看来,对这两种材料的研究主要集中在可控制备以及掺杂改性。对于这两种纳米线的可控制备,其中二氧化钛纳米线的制备方法主要集中在水热法以及气相沉积法,但纵观其所有制备过程
压电陶瓷作为一种重要的电子功能材料,因其可以实现将电能和机械能相互转换而被广泛应用于驱动器、传感器等电子元器中,在机械制造、军事国防等领域有着重要作用。目前市面上应用最多的压电陶瓷为Pb(Zr,Ti)O3(PZT)体系陶瓷。但随着对环保的需求越来越高,所以需要研发一种无铅压电陶瓷来替代PZT体系压电陶瓷。BiFeO3-BaTiO3体系无铅压电陶瓷因其具有优异的压电性能及高温稳定性,被认为是最有可能
超分子催化是交叉了绿色、有机等化学学科的研究方向,近年来已成为有机催化技术领域重要研究的课题之一。环糊精具有外亲水内疏水的截锥状空腔结构、无毒性、可修饰等优点。由于β-环糊精价廉易得,β-环糊精及其衍生物广泛应用在水相催化有机反应。葫芦脲具有特殊的刚性空间结构和疏水空腔,对称的负电羰基中心端口,可与金属离子配位。由于CB7空腔适中、水溶性较好,广泛应用在水相金属催化的有机反应中。为了进一步研究葫芦
利用可再生能源将工业废气中的二氧化碳转化为高值化学品,创造经济效益,是二氧化碳高排放行业迫切需要解决的重大现实问题。但是,由于缺乏工业适用的电化学反应装置,研究工作一直未取得实质性突破。针对这一问题,本论文设计构建了一种新型隔膜电解池,可以在有机电解液中,将CO2电还原为CO,同时副产Cl2,所得CO和Cl2用于生产光气(CO+Cl2=COCl2),光气是一种特殊的精细化工原料(酰化剂),可用于生
地铁列车驾驶员作为列车的一线操作者,其不安全行为直接影响着地铁运营安全水平。随着城市轨道交通的迅猛发展,列车驾驶员的质量及数量与实际需求存在一定差距,导致列车驾驶员的不安全行为水平增高。其他领域对员工的不安全行为进行了较为深入的研究,但城市轨道交通领域目前相关研究较浅。因此,探究列车驾驶员不安全行为的形成机理及影响因素,并提出能有效减少列车驾驶员不安全行为的组合干预策略,有利于提升地铁运营公司对列