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2009年第十五次全国电化学学术会议

2009年第十五次全国电化学学术会议

  • 召开年：2009
  • 召开地：长春
  • 出版时间： 2009-12

主办单位：中国化学会

会议文集：2009年第十五次全国电化学学术会议论文集

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  • 摘要：含油废水是一种量大、面广且来源广泛、成分复杂、易于带来环境污染的工业和生活废水,其处理在国内外均引起高度重视。目前国内外处理含油废水的常用方法包括化学絮凝法、化学氧化法、电化学法、气浮法、膜分离法、吸附法以及生物处理法。本文采用脉冲电絮凝气浮技术处理实验室自制含油废水,将絮凝法和气浮法结合起来,这样更能充分的处理含油废水。实验器材是武汉科林高教学设备有限公司生产的专利仪器,即KL—DNJ—1型电絮凝气浮实验装置,该装置不仅可以换极,还可以设定换极的时间,这种结果等同于施加了脉冲信号,使电极上的反应时断时续,有利于扩散,更有利于金属离子与胶体间的絮凝作用,还可降低浓差极化,对防止电极钝化也起到了积极作用,从而降低能耗。实验结果表明应用此方法处理含油废水除油率最高可达96.21%。
  • 摘要：有机氯代物(如四氯化碳等)是环境水体中常见的有机污染物。这类污染物毒性大,化学性质稳定,一旦进入环境水体将对人类及其生态环境造成长期威胁。因此,有机氯代污染物被列入许多国家优先控制污染物的名单。其治理方法一般可分为物理法,生物法,化学法(分为化学氧化法和化学还原法)。物理法成本较高,一般只是将污染物从一个相转移到另一个相,污染物并没有被彻底降解；生物降解技术的研究由来已久,但由于有机物中氯元素的存在,使生物降解性大大降低,而且自然界中相应的微生物物种也很少,因而降解效果不佳。目前研究最多的零价铁粉还原法存在氯代副产物的累积及表面钝化层的存在会使其反应活性降低。并且有机氯代物在Fe的降解,对外界pH有较苛刻的要求；pH过低,加速铁的溶解；pH过高,易使Fe钝化。因此,作者采用双金属Fe、作为催化剂,研究其对四氯化碳的电化学脱氯性质。
  • 摘要：芳香族有机卤化物性质稳定,具有较高的毒性和较强的致癌、致突变和致畸作用,相当一部分被列为美国EPA环境优先控制污染物。对于多取代的芳香族卤化物,如果能够将其中部分的卤被还原取代,将会大大减轻其对人类健康和环境的危害。通常,使用焚烧或其它氧化方法来减少芳香族卤化物,但由于很多的芳香族卤化物具有抗氧化的能力或者在氧化过程中产生有毒的二噁英,因此通过还原去卤的方法会更有效、更安全。其中,电化学还原方法,成本低、工艺流程短,具有明显的优势。然而,多数卤代芳烃的还原电位很负,在碳、铜、铅、汞等电极材料上很难实现还原或稳定性不佳。根据最近的研究报道,在银电极上的还原电位较之玻碳等其它电极更正,表明银电极对卤代芳烃的脱卤反应具有很强的电催化活性。本文采用循环伏安法研究了1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸离子液体中 2，4，6－三溴苯酚的电化学还原反应，为芳香族卤化物的电化学还原绿色化探索新的途径。
  • 摘要：近年来催化电极在有机电合成领域中的应用研究十分活跃,选择和制备高性能的电催化剂是电化学催化最重要的课题之一。纳米TiO2 膜电极具有独特的光电性质和电化学性质,且纳米TiO2膜在酸碱中的稳定性好。具有特殊微观结构的纳米级的TiO2 和ZrO2 掺杂改性研究尚未报道。乙醛酸是一种应用广泛的精细化学品, 其工业合成方法主要包括化学法和电解法最近也有酶法合成的研究报道其中电解法具有生产清洁、工艺简单、反应过程易控等优点,草酸在水中的溶解度较小, 经减压蒸馏才能得到20%的乙醛酸, 加上Pb 阴极的极化和腐蚀, 草酸电还原法的工业应用受到限制。乙二醛电氧化法主要以Cl -或Br -为媒质在阳极间接氧化乙二醛合成乙醛酸, 可直接生成浓度大于20%的乙醛酸, 但存在氯气对设备腐蚀严重, 氯气和溴蒸气易泄漏污染环境的缺点。同时, 工业上使用的铅阳极腐蚀严重, 腐蚀产物二氧化铅易将隔膜磨破,且电极易失活导致电流效率和化学产率降低。因而发展高催化活性和稳定性的新型阳极材料, 探索电化学合成乙醛酸的新方法意义重大。本文采用溶胶-凝胶和电沉积法制备Ti 基纳米TiO2-ZrO2 (Ti/nanoTiO2-ZrO2)电极, 用X 射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对电极进行表征, 通过循环伏安研究了Ti/nanoTiO2-ZrO2 修饰电极对乙二醛直接电氧化的电催化活性。
  • 摘要：染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cell,DSSC)具有转换效率高、成本低廉等突出优点,成为近年来太阳能电池研究的热点；最初的DSSC用液态电解质作为电荷传输材料,取得了11%%的效率,同时带来一系列应用问题；电池封装困难,长期稳定性差等。为了解决上述问题,笔者开始把目光投向全固态或准固态电解质。
  • 摘要：糖精钠又名邻磺酰苯甲酰亚胺钠,是最早应用的人工合成非营养型甜味剂。因其具有低热量、不为人体所吸收以及可随大小便一起自动排出等特点,而应用于肥胖病、高血脂、糖尿病和龋齿等病症的治疗。笔者以Cr3+/Cr2O72-为媒介、钛基二氧化铅电极间接电氧化邻甲苯磺酰胺，进一步优化了工艺条件，自行设计了的电解槽和工艺路线图，经正交试验确定 Cr3+/Cr2O72-为媒介间接电氧化邻甲苯磺酰胺的工艺条件为：Cr3+的初始浓度为0.385mol/L、电解温度为60℃、支持电解质H2SO4的浓度为25％和电流密度为10A/dm2时，电流效率达50.8%，邻甲苯磺酰胺的收率达到90%，这要高于文献中报道的收率值。
  • 摘要：苯甲醛是重要的有机中间体，可用于农药、医药、香料、染料、食品、农业等行业。传统的苯甲醛生产方法较多，有氯化水解法，甲苯的气相氧化法，甲苯的液相氧化法，苄醇氧化法，苯甲酸或其酯还原法，其中最有前途的方法为电合成苯甲醛—一种新型的环境友好的生产方法。寻找新的具有特殊性能的电极材料一直都是电化学领域研究的热点，合金电极由于具有许多独特的电化学性能而引起了国内外众多电化学工作者的兴趣。由于合金中金属元素之间的相互协同作用而导致合金电极的催化活性大大增加。根据前期研究结果发现，镍电极对苯甲醇电氧化为苯甲醛具有良好的选择性催化作用。本文通过电沉积法制备了一系列镍合金电极，着重研究了在碱性溶液中苯甲醇在镍合金电极上的催化氧化行为。
  • 摘要：醇的氧化在化学化工上是一类重要的反应类型，也是一类基本的反应。醇的氧化方法有很多，根据使用氧化剂的不同，可以分为化学试剂氧化法、酶催化氧化法和电化学氧化法，但如何控制条件使氧化产物控制在醛而不被进一步氧化成酸一直是一个难题。1,6-己二醛具有广泛的用途，如可作为化学灭菌剂、交联剂、皮革鞣剂，也可用于石油开采。目前1,6-己二醛的制备方法主要有化学合成方法和相转移催化法。工业上常以高碘酸钠/湿硅胶为氧化体系，将1,2-环己二醇氧化成1,6-己二醛，该法产率高，但是高碘酸盐价格昂贵，不易处理与储存。本论文对1,6-己二醇的电氧化行为进行了一些列研究，并筛选出最佳合成1,6-己二醛的电化学条件。本文主要报道了镍和铜镍电极的制备以及1,6-己二醇在镍、铜镍电极上的电催化氧化活性。为了考察不同电极对1,6-己二醇的电催化氧化特性，分别将1,6-己二醇在镍电极、铜镍电极上的电催化氧化过程进行了研究，并分析了反应温度、反应物浓度、扫描速率等对反应的影响。
  • 摘要：有机氟化物是指以氟取代有机化合物中的氢或其它基团而生成的化合物。氟原子的导入使有机化合物表现出独特的物理、化学性能及生理活性。目前，有机氟化物已广泛应用于农药、医药、材料、原子能、航天航空等领域。上世纪70年代，由苏联化学家Rozhkov等在含Et3N·3HF的CH3CN溶液中用Pt电极恒电位电解萘制得相应的α-氟化萘，开辟了选择电氟化的先河。选择电氟化法除具有原材料价格低廉、反应装置简单、反应条件温和、无需使用有毒或危险的化学试剂等优点外，而且可以通过精密控制电压、电流等参数一步合成出很难用其它方法制备的特定氟化物，如醚、羧酸、磺酸等。因此，选择电氟化法作为一种环境污染少并具有较高原子经济性的绿色有机合成新方法，受到人们的广泛重视。本文主要从不同有机溶剂下芳香族化合物的选择性电化学性能和在无有机溶剂的液态氟盐中的电化学性能。
  • 摘要：亚甲基蓝 (methylene blue, MB)是一种具有平面结构的碱性生物染色剂 ,在医学临床诊断及化学分析中已有较长的应用历史,可用于亚硝酸盐、磺氨类、氰化物及一氧化碳等中毒的解毒药。以MB为分子探针来研究其他生物大分子已有很多报道。β-环糊精分子是由几个葡萄糖基连接而成的筒状分子,其内部为疏水性,外部为亲水性,因而可包合有机、无机乃至气体分子。被誉为“ 第三代超分子化合物”的杯芳烃具有良好的疏水性空穴结构，可对它进行功能化从而获得众多的杯芳烃衍生物，由于杯芳烃在溶液状态下的分子识别功能有助于提高分析方法的选择性。本实验用电化学方法研究了不同超分子与MB的相互作用。
  • 摘要：作为天然抗氧化剂,类黄酮化合物的氧化反应受到广泛关注。作者采用长光程薄层电化学池,对山奈酚在石墨电极上第一步电氧化过程进行了循环伏吸法测试.对应于同一条循环伏安曲线,可以在不同波长下测得多条循环伏吸曲线,跟踪电极表面薄层液相中相应组分的浓度随扫描电势的变化,为复杂反应动力学研究提供丰富信息.
  • 摘要：酞菁是一类中心具有18π电子的平面大环化合物。结构上,由于外围的四个苯环上的十六个氢原子可以被不同的原子或原子团取代,因此酞菁类化合物种类繁多,结构各异。酞菁类化合物也是一种有机光电功能材料,广泛应用于气体传感器,场效应晶体管,分子整流器以及生物分子荧光标记等方面。目前,酞菁的合成技术已经日臻完善,不断有新结构的酞菁被报道。然而,由于设备条件等限制,对新型酞菁性质的研究的不足,限制了新型酞菁的应用。本文主要研究了四取代镍酞菁的电化学性质,分析了取代基不同对金属酞菁氧化电势的影响,为金属酞菁在电化学方面的应用提供一定的理论依据。
  • 摘要：氯酚类化合物（CPs）是一类使用广泛、毒性较大、污染严重的异生物质，被广泛用作木材防腐剂、防锈剂、杀菌剂和除草剂等，其中2,4–二氯苯酚（DCP）还大量用于农药的生产。作为主要的氯酚类化合物，2,4–二氯酚的大量使用给自然环境造成很大的危害。目前，工业废水中2,4–二氯苯酚的去除方法主要有微生物法和电化学法。微生物法具有良好的经济性，但是该法特别不耐冲击，影响运行因素较多，废水中污染物的浓度变化，特别是一些有抑制作用污染物会对细菌的生化活动有显著抑制作用；电化学法处理2,4–二氯苯酚由于电流效率较低，导致电能消耗高。随着环境科学的发展和环境质量意识的增强，探索对其进行高效、彻底、清洁的治理技术已势在必行。生物膜电极方法是结合生物法和电化学法的优点发展起来的一种新的水处理方法。该法采用固定化技术将微生物固定在电极表面，形成一层生物膜，然后在低电压的直流电作用下，运用生物膜电极材料使污染物在生物和电化学的双重作用下得到降解。本文以2,4–二氯苯酚(2,4-DCP)作为模型污染物，通过讨论生物膜电极方法对2,4–二氯苯酚进行降解过程研究生物膜电极材料的基本性能。
  • 摘要：硼掺杂金刚石薄膜电极（BDD）具有良好的导电性，是一种良好的电极材料，由于具有电势窗口宽、背景电流小、有机物易吸附、化学和电化学性质稳定、耐腐蚀等优点，其应用潜力很大。BDD电极在废水处理中具有重要地位，例如在苯酚、氰化物、羧酸、四氯苯氧乙酸、焦酚、邻甲苯胺、杀虫剂和染料的处理中已见报导。传统的BDD电极用Si作为基体，但其价格较贵，机械性能较差，限制了它的应用。近年来，Ti基BDD电极（Ti/BDD）被人们所注意，因为Ti具有传导性高、机械强度大、价格较低等特点，但是由于Ti基体和BDD薄膜之间热膨胀系数相差很大，Ti/BDD电极很难制得或者容易损坏。因此，研究Ti/BDD电极的制备方法和条件以及失活机理是目前Ti/BDD电极研究的热点。影响Ti/BDD电极制备的因素很多，其中硼掺杂量是影响金刚石薄膜电极的重要因素。硼掺杂量对Ti/BDD薄膜的表面组成、晶格结构、电化学性能等都有很大影响。本文采用微波等离子体化学气象沉积法（MP-CVD）在Ti基体上沉积掺硼金刚石薄膜电极，主要研究Ti/BDD电极制备过程中硼掺杂量对电极性能的影响。
  • 摘要：随着染料的品种和数量日益增加，染料废水已成为水环境的重点污染源之一。染料废水具有有机物浓度高、色度高、无机盐含量高、成份复杂、可生化性差、脱色困难等特点，难以采用常规方法进行治理。传统的吸附，凝聚，过滤等物理-化学处理方法虽然有很好的脱色效果，但是他们只是利用吸附，分离等技术将染料从废水溶液中分离出来，并没有达到彻底降解染料的目的。另外染料废水具有的可生化性差甚至有生物毒性等特点,使得传统的生物法对其处理难以达到理想的效果。目前，高级催化氧化处理技术中光、电催化氧化因具有鲜明催化特点、高效的处理效果而日益受到大家的关注。针对高浓度染料废水由于色度高、不透光，无法直接采用光催化氧化降解的问题，本文提出了在兼备优良光电性质的TiO2-NTs/SnO2电极上通过电化学预氧化-光电协同氧化-光催化氧化的新型三段式降解工艺实现高浓度甲基橙染料废水的降解。此技术得以实现的关键是存在这样一种兼备优良光电性质的电极。
  • 摘要：钛基二氧化铅电极(Ti/PbO2)由于具有较高的电化学活性、低廉的价格、良好的稳定性等特点被广泛地应用于电有机合成、污水处理、传感器和铅酸电池等方面。但PbO2电极也有不足之处,如在一定条件下电极易钝化、选择性不好等问题,电极的电催化活性和电极寿命仍有待提高。Ti/PbO2电极的改性方法很多,近年来关于外部离子掺杂对PbO2电极性能影响的研究引起人们的极大兴趣。研究结果表明,在电沉积制备Ti/PbO2电极过程中,电沉积溶液中一些离子的存在,如F-,Fe3+,Co2+,Bi3+等,可改变PbO2电极涂层的形貌、组成和结构,从而引起PbO2电极性能的改变。F的掺杂对PbO2电极的影响一直是研究者们所关注的热点问题。与纯PbO2电极相比，F-PbO2电极的析氧电位正移，具有较高的析氧电位，这对于提高F-PbO2电极的稳定性以及有机污染物在F-PbO2电极上的电催化氧化降解性能是有利的。因此，笔者选择苯胺作为模型有机污染物，根据测定溶液苯胺浓度、COD随电解时间的变化研究不同阳极体系中苯胺的降解效率，利用高效液相色谱(HPLC)分析电氧化降解过程中间产物的变化，在此基础上考察F-PbO2电极和纯PbO2电极对苯胺的电化学氧化降解性能。
  • 摘要：焦化废水是一种典型的难降解有机废水,目前常用的处理工艺有物化法、生化法以及物化—生化法等三类,但这些方法都存在氨氮、酚和COD处理不达标的问题。作者采用电化学法处理焦化废水,研究焦化废水的电化学处理工艺。
  • 摘要：L－半胱氨酸和烟酸都是重要的精细化工产品，广泛用于医药、化工、食品添加剂等方面。国我是世界上L－半胱氨酸的主要生产国，生产规模达千吨以上，占世界L－半胱氨酸产量的70%左右。我国烟酸的年产量不足1.5千吨，需求量为5-6千吨，现有产量远远不能满足市场的需求，大部分依赖进口。因此，二者合成技术研究具有重要的应用价值。电化学方法作为一种绿色、无污染的生产技术，是合成L-半胱氨酸和烟酸的理想方法。近年来，L－半胱氨酸和烟酸的电合成研究都取得了较大进展。Ralph等人在不同电极上得到了相关动力学参数及反应机理，并在小型的工业反应器中进行了尝试；国内外的研究者采用3-甲基吡啶为原料，在不同的条件下对烟酸的电合成进行研究，取得了较为理想的结果。研究表明，采用传统的直接电合成方法单独合成L-半胱氨酸和烟酸，电流效率最高分别可以达到99%和75%。而采用成对电合成方法合成L-半胱氨酸和烟酸，总的电流效率最高可以达到140%以上，大大提高了反应的电流效率，节约了电能。并且在同一电解槽中同时获得两种高附加值的产品，阴阳极的选择性分别可以达到提高了设备的时空效率，从而提高了经济效益。
  • 摘要：疾病在不同生理状态下蛋白标志物的发现和研究已成为多年来研究的重点,生物标志物的发现对疾病的诊断和治疗有着重要作用。磷酸化作用是主要的蛋白质后修饰作用之一,蛋白质的磷酸化和去磷酸化控制着一系列极为重要的生物过程,例如细胞生长、信号传导、蛋白降解标记以及新陈代谢等。蛋白激酶催化下的蛋白质磷酸化在细胞生长、凋亡、响应外部信号等信号传导过程中起到了很重要的作用。在已发现的500多种蛋白激酶家族中大部分证明与癌症的发病机制有关,因此研制简易的生物传感器用于激酶及其底物和抑制剂的识别检测非常必要。近几年的研究表明纳米二氧化钛对磷酸化蛋白有特异性的捕获作用,利用纳米二氧化钛作为识别激酶作用底物的信号传导介体,在紫外光作用下,通过光催化还原反应在二氧化钛表面生成纳米银,进行信号放大检测。
  • 摘要：纳米材料具有比表面积大、尺寸效应和化学反应活性等性质。这些性质使其与生命活性物质有特殊的相互作用,并作为生物探针在生物标记和生化分析领域中得到了广泛的应用,如金纳米颗粒、磁性纳米微粒、量子点等,为生命科学提供了新的思路和有力的工具。纳米微粒的高活性、特异性、微小性等特点与生物传感器所需要的多功能、微型化、高速化相对应。近年来,将纳米材料引入到生物传感技术中,取得了许多创新性的研究成果。利用修饰电极提高捕获探针的固载量,采用纳米粒子及生物条形码技术放大信号,建立了高灵敏的肿瘤标志物检测新方法,实现了多靶标同时检测,并对肿瘤单细胞中生物活性物质进行了检测。
  • 摘要：分子印迹材料的合成及其应用技术是目前发展起来的一种新型高效分离手段，广泛应用于环境污染治理、生物传感、分离纯化等方面。在材料合成过程中，根据检测对象不同，通过分子设计，选择合适的功能单体和交联剂，从而合成具有特异性识别功能的分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymers,MIPs），实现模板分子的高选择性测定。分子印迹聚合物有三大特点即预见性、识别性和实用性，它与天然的生物分子识别系统如酶与底物、抗原与抗体、受体与激素相比，具有抗恶劣环境的能力，且稳定性好，使用寿命长，制备过程相对简单等优点，突破了传统免疫学领域理论和应用，实现了主客体分子的有效识别，在生物分子检测、农药残留监测、临床药物分析及仿生传感装置设计等方面有望成为对目标分子进行准确检测和高效分离的介质。本文的工作主要是以有机磷类农药分子——对硫磷为模板分子，合成了对特定农药分子具有高度敏感性的分子印迹材料。
  • 摘要：生物分子间的电子转移是生命活动的基础，也是生命分析化学的研究内容之一，它涉及能量转换、物质代谢、信息传递等。电极界面是电子迁移、物质传输、能量交换、信号发送的场所，这一场所的结构状态决定了其性质与功能，因而也决定了上述各种过程的特性。界面的修饰、组装、改性是人为调控电极功能最有效的途径。纳米材料、特别是新型的纳米生物材料和纳米复合材料由于其特殊的结构层次，具有很强的吸附能力、良好的定向能力和生物兼容性，为化学和生物传感界面的研究和应用打开了一个广阔的天地，新型纳米材料的合成为发展新型化学和生物传感器提供了新的途径。例如我们利用电化学方法在电极表面构建了多孔纳米金薄膜，在重金属离子的吸附以及金属的催化沉积具有优异的性能，基于此我们发展了几种新颖的电化学传感器用于生物小分子的检测及水中重金属离子的测定；基于多孔纳米金薄膜可以催化沉积金属的特性，以葡萄糖为还原剂，发展了一种简单、绿色及高效的制备铂-金催化剂的方法，可以实现纳米金膜被超薄铂层部分覆盖的结构，这种结构在降低催化剂中铂含量的同时，对甲醇的电氧化具有最好的催化效果。本文将基于课题组近期的研究成果，就功能纳米界面在电化学和电致化学发光传感研究中的应用进行介绍。
  • 摘要：基于碳纳米管等纳米功能材料,作者构建了一系列性能优异的电化学生物传感界面；(1)基于功能化金属纳米粒子、纳米金属氧化物、掺硼碳纳米管以及电极表面纳米化等,构建了一系列电化学传感平台。这些材料表现出了优异的电催化活性和生物亲和性,能显著地提高电化学生物传感器的性能。(2)基于DNA等生物分子功能化的金纳米粒子,作者开发了数种信号放大技术以提高电化学生物传感器的分析性能。
  • 摘要：氨气不仅在化工产业上有着广泛的应用,而且在染发业和畜牧养殖业上也会产生大量的氨气.但是氨气的毒性很大,即使微量的浓度也会对人体产生很大的危害。所以开发可以进行在线监测、成本低廉、检测准确度高、灵敏性好的的电化学氨气传感器具有重要意义。本研究小组近年来的研究表明,金属Ir比其它金属对氨氧化有更好的电催化性能.随着活性炭作载体的引入,发现碳载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能好于相同粒径的纯Ir,又因为活性炭的价格比金属Ir的价格便宜很多,所以就大大节约了传感器的成本.因此本文主要研究不同Ir载量的Ir/C催化剂对氨氧化的电催化性能。
  • 摘要：金纳米粒子(GNPs)被自组装在三维的溶胶-凝胶网络中,用于制备辣根过氧化物酶(HRP)传感器。然而,溶胶-凝胶合成步骤通常比较繁琐,另外还存在膜易裂等问题。近20年来,半导体纳米二氧化钛(TiO2)以其廉价无毒、抗腐蚀、催化活性高、氧化能力强、稳定性好等优点,受到了研究者的广泛关注,其应用也拓展到了传感器领域。本文首次利用纳米二氧化钛与金纳米粒子形成复合纳米材料,吸附辣根过氧化物酶,通过纳米二氧化钛的高稳定性以及纳米金的快电子传递性,实现辣根过氧化物酶与玻碳电极间的直接电子转移及其对H2O2的电催化作用。
  • 摘要：人类的基因疾病大多是因为基因突变引起的。在基因突变中，单个碱基的突变或者缺失是基因突变的重要组成部分。如何研究出一种简单、快捷的检测方法，为临床检测提供理论依据，做到对基因突变的早预测和早治疗在临床应用上具有很强实用价值。纵观所有的检测方法，大致可以分为两类：光学方法和电学方法。相对于光化学方法，电化学检测方法由于检测方法简单、快捷、灵敏度高而备受关注。笔者详细地阐述了采用电化学阻抗测量方法，检测8种单个碱基的错配现象。通过双链DNA与金属离子和蛋白质作用前后的电荷传输电阻的改变量，可以检测灵敏度达10fM或10pM的单个碱基错配。
  • 摘要：聚苯胺（PANI）具有单体价格低廉、合成简便、易于批量生产以及环境稳定性能好等优点，在气体传感等方面具很好的应用前景。聚苯胺的合成方法主要包括化学氧化法和电化学聚合法，其中化学氧化聚合法较为简单，易于大批量生产。本文利用化学氧化法使苯胺在无纺布上原位聚合，获得了表面附着聚苯胺膜的柔性气敏织物SN，研究了室温下乙醇蒸气对其电阻的影响。研究发现，气敏织物SN对乙醇有较好的电阻响应。我们期望利用该气敏织物设计标签式气体传感器，实现对乙醇的现场监测。
  • 摘要：电化学石英晶体微天平（EQCM）是联用传统的液相石英晶体微天平（QCM）技术和电化学技术，发展起来的一种全新的检测和表征技术，不仅可检测电极表面纳克级的质量变化，同时可测量电流和电量随电位的变化情况；与法拉第定律相结合，可定量地计算出每反应一法拉第电量所引起电极表面质量的变化，为深入研究电极反应机理提供丰富的信息。EQCM还可检测非电化学活性物种在电极上的行为，有助于认识电极表面的非电化学过程。它从一个新的角度对电极表面的变化和反应历程提供定量的数据，具有其它方法所不能比拟的优点，在电化学研究中具有非常好的应用前景。特别是90年代初，商品化EQCM仪器的出现大大便利了QCM在电化学研究中的应用。在国内，对EQCM理论了解的人不多，并且影响液相中石英晶体振荡频率变化的因素比较复杂，若缺乏严谨的实验设计和熟练的实验技巧，则实际应用的效果将不理想。在最近十年时间里，研究小组一直开展电化学石英晶体微天平的理论和应用研究，建立了二套EQCM研究系统，设计了一种通用型的EQCM电解池，自行开发出相应的数据解析方法的软件，大大提高了EQCM定量研究的水平。本文综述了开展EQCM研究的主要结果。
  • 摘要：以前的研究表明,在NaClO4溶液中,NH3氧化的性能最好。但用盐溶液作为电解质组装成的传感器后,由于水份易通过电极挥发, 盐易在电极上结晶, 从而破坏电极结构, 导致传感器性能下降, 影响传感器的寿命。因此, 必须寻找有抗干涸能力的中性电解质。离子液体常温下是液态的, 不会结晶, 气压低时也不会挥发, 且电化学电位窗宽、离子导电性好,很适合作为传感器的电解质.另外,Davis等以LiCl溶液为电解液,组装了寿命长、抗干涸性能好的传感器。因此,本文比较了用LiCl水溶液、离子液体水溶液和离子液体作电解液的电流型氨气传感器的性能,发现用离子液体作电解液的电流型氨气传感器有最好的性能。
  • 摘要：电化学生物传感器具有灵敏度高、检测速度快、易于微型化、价格低廉、操作简单等优点，在临床诊断、环境监测、食品工业等领域得到广泛应用。研制电化学生物传感器最为关键的步骤是电极表面生物分子的固定化。固定化方法和固定化材料的选择将直接影响生物传感器的稳定性（或寿命）、分析灵敏度以及选择性等。开发稳定的、能够保持生物物质活性的固定化材料，并实现氧化还原蛋白质与电极之间直接而高效的电子转移是人们努力的目标。层状无机材料不仅具有通常无机固定化载体的优良性能，其可调变的层间尺寸有利于蛋白质插入层间，可以有效地保持蛋白质的活性，提高稳定性，防止微生物及其他物质的污染，被认为是非常有潜力的生物分子固定化材料。但是，采用通常的插层方法，生物大分子很难插入层间（层状材料的层间距一般只有零点几个纳米），并且很难实现与电极之间的直接电子交流。近来，随着层状无机化合物剥离反应的不断发展，层与层发生分离，可形成新一类具有纳米级厚度的纳米片材料。这些材料为生物分子固定化及生物传感器的设计提供了广阔的空间。我们实验室合成了不同结构和功能的层状无机纳米材料，如层状磷酸锆、层状二氧化锰、层状钛酸盐、水滑石，并进一步剥离制备了相应的纳米片材料。采用不同的组装方法如静电层层自组装，插层组装等将生物分子固定化，在电极表面形成多种具有生物相容性的界面，实现了氧化还原蛋白质与电极之间的电子交流，构建了多种第三代电化学生物传感器[1-6]。通过X-射线晶体结构衍射、光谱法、扫描电镜等表征手段考察和表征这些材料的结构、形貌和生物相容性等。用电化学手段研究了生物分子的直接电子传递，生物识别和催化反应，考察了传感器的检测性能，实现了多种物质的高灵敏、无干扰、快速的检测。结果表明：层状无机纳米材料为生物分子固定化和制备优良性能的电化学生物传感器，尤其是第三代电化学生物传感器，提供了很好的选择。
  • 摘要：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)广泛存在于一切动物、植物和微生物的活细胞中，是目前已知的300多种脱氢酶的辅酶，也是许多生物氧化还原电子传递中的重要物质，但是通常它在电极上的氧化具有较大的过电位，而且其氧化产物易在电极表面吸附而引起电极钝化，这使NADH的直接电化学测量十分困难。为了克服这一难题，人们提出了以醌类、氧化还原染料、金属配合物等作为电子传递媒介体修饰电极的方法来加速NADH的电化学氧化过程，从而降低其过电位。本小组采用电化学聚合的方法将天青B(Azure B)复合在有序介孔碳（OMCs）基质上，制备了天青B/OMCs复合物修饰电极。
  • 摘要：混成电位型固体电解质气体传感器的研究始于上世纪70 年代末。在混成电位型传感器的研制中,敏感电极材料的选择尤为关键.随着Pt、其它贵金属和金属氧化物更替作为敏感电极材料,混成电位型传感器的研究不断取得进展。本文报道管式结构的混成电位型CO 气体传感器。该传感器使用NASICON为固体电解质,使用复合氧化物NiFe2O4、ZnFe2O4 和 CoFe2O4为敏感电极。
  • 摘要：对乙酰氨基酚(Paracetamol，PCT，扑热息痛)是最常用的解热镇痛药。但由于PCT有一定的毒副作用，应严格要求控制其药用片剂含量，建立PCT的灵敏检测方法是非常必要的。目前用于检测PCT的方法较多，除电化学方法外，其它方法都需要复杂的前处理过程、不便于操作或不够经济等，而不便于PCT的快速检测。聚合物薄膜修饰电极具有独特的薄膜微结构和化学特性，已成为化学修饰电极研究的重要方向。本文利用循环伏安法制备出聚溴酚绿膜修饰电极，并研究了PCT在此膜修饰电极上的电化学行为，进而提供了一种PCT的快速、简便、稳定的电化学测定方法，并用于药物样品的测定。
  • 摘要：叶青双(N, N’-甲撑-双(2-氨基-5-巯基-1, 3, 4-噻二唑)),又名敌枯宁,二巯基敌枯双,难溶于水、酸和油脂,易溶于碱及二甲基亚枫,系国内首创的一种新农药,持效长、药效稳定,使用广泛.为保护环境,防止其对人畜造成危害,建立简便、快速的分析测定方法尤为重要。对叶青双的研究主要集中在其降解及降解产物上。对其有效成分的检测方法目前有分光光度法、高效液相色谱法、薄层吸光度法,但未见叶青双的电化学分析报导。色谱法以及光谱法等仪器昂贵笨重、不便维护且操作繁杂,而电化学方法快速、简便,且可连续检测.本文通过对电极的活化加强了玻碳电极对叶青双的电化学响应,用循环伏安法研究了叶青双在H2SO4(0.05mol/L)支持电解质中的电化学行为,并计算了一些重要的电化学参数。用方波溶出伏安法优化了测定参数,进行加标回收率实验,取得了较好的效果,建立了一种简单、快速可靠的分析方法。
  • 摘要：研究(电)化学体系中的非线性现象,在理论领域可以丰富经典的非线性动力学科学,在实践 中可以人为的控制反应体系.因此化学以及电化学体系中的非线性现象吸引众多研究者的注意,例 如,CO 在单晶电极表面的氧化(图1A)[1], Ni电极阵列的电氧化(图1B)[2],甲酸的电氧化(图 1C)[3]等等;表面化学以及表面电化学反应中的非线性行为研究是2007年诺贝尔化学奖得主G Ertl教授的主要研究方向之一;溶液体系中的非线性现象是Epstein的主要研究方向之一.本文简要介绍了作者这方面的研究工作,并综述了这个领域的研究进展,总结了存在的公开的未解决的科学难题. 本文重点强调该领域的实验研究成果.
  • 摘要：氟是人体内重要的微量元素之一,与人体生命活动及牙齿、骨胳组织代谢密切相关。但某些高氟地区的氟浓度过高造成了氟骨症，已是不争的事实。更重要的是，迅速发展的工业氟污染也成了氟中毒流行的潜在危险。人体内的氟约85%经尿液排出体外，尿氟浓度升高是诊断氟骨症的重要依据。1996年，卫生部规定了“尿中氟的离子选择电极测定方法”（WS/T 30-1996,以下简称《行业标准》）。已有研究表明：应用氟离子选择电极测定尿中氟化物，色度、浑浊度较高的液体样品在测定时不受影响。但试验准备过程冗长，费时费力。本文采用氟电极法测定尿氟，对实验过程进行全面系统的分析和优化，实现尿氟的快速准确测定。由缓冲溶液理论，计算出配制缓冲溶液所需NaOH的物质的量，并进行相关配比实验，简化了TISAB的配制过程。从方法的线性范围、灵敏度、准确度、精密度等方面进行方法评价。
  • 摘要：对氨基酚是一种用途十分广泛的精细化学品中间体，作为一种化工原料，其生产过程产生的酚胺类废弃物会严重污染环境，是一种常见的酚类环境内分泌干扰物。此外，对氨基酚作为杀虫剂对硫磷和苯胺在体内作用后的一种代谢物，以葡糖醛酸基转移酶和硫氰酸酯随尿液排出。因此探索一种对氨基酚定量测定的方法，对环境科学和生理医学具有非常重要的意义。有关电化学方法用于对氨基酚检测有文献报道，但用乙炔黑/壳聚糖薄膜修饰玻碳电极，并用于对氨基酚的电化学测量尚未见文献报道。乙炔黑具有良好的导电性，质轻，和较大的比表面，但它同碳纳米管一样，几乎不溶于所有溶剂。壳聚糖(chitosan,CTS)是一种由天然高分子甲壳素(chitin)经脱乙酰基后得到的氨基多糖，具有良好的生物相容性，无毒无味，可生物降解，成膜性能好，吸附性能好等特点。本研究将乙炔黑巧妙地分散在壳聚糖的醋酸溶液中，并用扫描电子显微镜对乙炔黑的表面形貌进行了表征，可以看出乙炔黑在水中分散性非常不好，基本是以团聚形态存在；但乙炔黑在壳聚糖的醋酸溶液中分散非常均匀，团聚明显改善，而且乙炔黑在电极表面显示出多孔的结构。
  • 摘要：经研究发现，低碳烷醇特别是C1-C5的伯醇，可以在以金属作为催化剂的电极上直接氧化，由此，直接乙醇燃料电池自然也就成了人们研究的重点并有了一定的进展。人们对采用乙醇作为燃料感兴趣的原因，主要是由于乙醇是链醇分子中结构最简单的有机分子，尤其是它能够通过农作物发酵大量生产，也可以从其它生物质源中获得，是来源广泛的可再生能源。直接乙醇燃料电池一旦研制成功，实际应用将十分广泛，能实现很高的经济价值。另外,研究表明，对于直接乙醇燃料电池，Pt基催化剂有很好的催化效果，但是Pt由于本身的昂贵，资源稀缺等原因，在实际应用中存在一定的局限性。人们很早就将目标锁定在无Pt催化剂的研究上，例如采用Pd代替Pt来发展催化材料。据文献报道，Pd在酸性溶液中对醇类的氧化没有催化活性，但在碱性条件下，对乙醇有较高的催化活性，而且Pd在地壳中的含量至少是Pt的50倍，Pd也比Pt便宜得多。本文中，笔者采用电化学循环伏安法将Pd纳米颗粒直接电沉积到碳纳米管以及玻碳电极的表面，在碳纳米管（CNT）电极表面获得了粒径约为20nm、分散性良好的Pd纳米颗粒；而在玻碳（GC）电极表面上，Pd纳米颗粒趋向于堆积形成紧密的Pd金属薄膜。
  • 摘要：研究蛋白质的直接电化学,不仅对探索生命体内的生理作用机制等理论研究具有重要意义,而且为制备基于氧化还原蛋白质直接电化学行为的第三代生物传感器、开发生物燃料电池和生物芯片奠定了技术基础.近年来,利用纳米材料固定蛋白质并实现其在电极上的直接电化学和电催化行为,已成为一个研究热点。将纳米材料和聚合物相结合构成无机-有机复合材料,在生物传感器中表现出更加优良的性能。本文利用二氧化锰纳米棒(MnO2 nanorods)和具有良好生物相容性的聚合物阳离子纤维素(QY)制备了无机-有机纳米复合材料,研究了肌红蛋白(Mb)在这种复合材料中的直接电化学,并研究了其对底物H2O2的催化行为。
  • 摘要：当今诸多科学领域的研究对象也正在不断由宏观转向微观，同时也由原先的单一学科发展向交叉学科发展，在化学研究中，常规电极在某些特殊的条件下，如活体在线分析，样品量较少的微量分析方面有一定的困难，微电极具有很小的电极尺寸，与常规的电极相比，微电极上具有物质传输速率快、体积小等特点，可用于微环境的检测，与此同时微型电极还具有很高的传质速率，而且，被测体系中可以不加额外的支持电解质，被测样品也不需要过多的预处理，甚至可以在被测样品未经处理的情况下，直接用微电极进行测定，这就极大的方便了样品的现场检测。而且，由于微电极的尺寸很小，对流和流体力学对微电极的影响几乎可以忽略不计，更容易在检测微小物体时进行准确定位，有助于在被检测物存在化学不均匀性时获得较为理想的检测结果。化学修饰电极是在基底电极表面修饰一层媒介，以提高电极的某项测试性能，化学修饰微电极集微电极和化学修饰电极两者的优点于一身，可以拓展其在电化学和电分析化学领域的应用，因此，作者考虑将Ag丝及Pt丝组合在一起，对银丝进行处理，制作为Ag/AgCl参比电极，同时在三乙醇胺参与下将聚邻苯二胺修饰在Pt丝端面，研制一种组合式微型两电极体系，并对电极的pH响应性能进行探讨。
  • 摘要：羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2, Hydroxyapatite, HA]及其复合材料作为骨组织替换材料具有良好的生物亲合性。电泳沉积(Electrophoretic deposition，EPD)是悬浮液中荷电的固体微粒在电场作用下发生定向移动并在电极表面形成沉积层的过程，是近年来用于制备金属基体HA涂层的一种新方法，具有显著的优点。本文通过EPD方法在纯钛基体表面制备HA/淀粉复合涂层，经后续烧结处理，获得钛基多孔HA涂层，并研究其在人体模拟体液(SBF)中的耐腐蚀性和生物亲合性。
  • 摘要：多巴胺(dopamine,DA)是人类中枢神经系统中重要的一种神经递质物质,心脏病、帕金森氏症、老年痴呆症等疾病的产生均与体内DA的失调有关。DA在中枢神经系统中浓度极低，对其测定方法的研究在生理功能研究和临床应用方面具有重要的意义。电化学方法，特别是微电极电化学方法特别适合于测定中枢神经系统中神经递质物质DA，纳米粒子、电活性聚合物等各种物质已被用于修饰电极表面，以改善DA测定的灵敏度和选择性。最近，Zhang等将铂丝密封于纳米或微米锥形孔道内部，制备了锥形孔电极，被测物质通过孔道到达铂表面被响应，制作方法简便。由于在纳米或微米孔道口处物质的传输以非线性扩散为主，从而使孔道口和内部的电流密度增大，产生一个电流的敏感区。而且微孔道还可以限制大分子物质的通过，提高电极的选择性。笔者在制备锥形玻璃微孔电极的基础上，通过硅烷化作用和碳二亚胺缩合法将单壁碳纳米管（SWNT）共价修饰到微孔电极内表面，以改善微孔电极对DA的响应特性，实现对DA的灵敏检测。
  • 摘要：将过氧化氢酶固定在多壁碳纳米管-酞菁钴(MWNTs-CoPc)修饰电极表面，制备了过氧化氢生物传感器。采用循环伏安法（CV）和计时电流法（CA）对该生物传感器在磷酸盐缓冲溶液（pH 7.0）中对H2O2的电催化氧化性能及实验条件的影响进行了研究。实验结果表明，该生物传感器对H2O2表现出良好的电催化活性，对H2O2检测的线性范围为：1.0×10-5mol/L-1.52×10-3mol/L，相关系数R=0.9987，检测限为1.0×10-6mol/L（S/N=3）。该传感器响应快、灵敏度高、重现性和稳定性较好。此传感器工作电位较低，能有效地消除抗坏血酸等常见干扰物质对测定的影响。
  • 摘要：CDs分子是由几个葡萄糖基连接而成的筒状分子,其内部为疏水性,外部为亲水性,因而可包合有机、无机乃至气体分子。选择性结合底物(客体分子)形成超分子,已经成为化学和生物化学等领域的研究热点。由于生成包合物,该分子的化学反应性质、扩散、电化学及光谱学性质都会发生不同程度的改变。研究主客体之间的分子识别作用经常使用光谱法、色谱法及其联用技术,应用电化学方法的研究比较少见,但电化学法具有选择性高、简便、灵敏、快速的特点,对于揭示某些主客体分子的相互作用及电化学性质比较方便。溶液中CDs包合物的研究工作有许多报导,对于具有电活性客体分子与CDs形成的包合物可利用电化学方法进行研究。因此本研究采用电化学方法研究了β-环糊精(β-CD)与活性深蓝B-2GLN形成包合物的电化学行为。根据公式 ，式中k为包合物结合常数，i与i0分别为存在β-CD 及不存在β-CD 时LB-2GLN 的峰电流值，Cp为加入的β-CD的浓度，且加入β-CD的浓度远大于LB-2GLN的浓度，A是校正系数。
  • 摘要：目前,静电纺丝技术被人们认为是制备纳米纤维结构材料的一种方便而有效的手段。由于电纺纤维的多孔结构和高比表面积,因而如果在聚合物纳米纤维上引入电化学响应功能材料用于电化学识别,极有可能发展成为新一代电化学开关或传感器。本文通过静电纺丝技术制备了β-环糊精/聚乙烯醇纳米纤维修饰电极,并且利用β-环糊精与二茂铁的超分子作用使二茂铁固定在纳米纤维修饰电极上,并进行了电化学测试。
  • 摘要：纳米氧化铋是一种应用广泛的无机半导体材料,由于固定化酶技术的飞速发展,使得其在传感器和酶生物燃料电池的研究成为可能。本文中,作者采用了直接法一步合成纳米Bi2O3,并将它分别用于固定生物催化剂漆酶和葡萄糖氧化酶,构筑了两种不同的酶电极。
  • 摘要：SCN-是烟草中的化合物在人体内代谢降解产物之一，其含量的多少被认为是区分吸烟者与不吸烟者的标志之一。同时硫氰酸盐还是一种重要的化工产品，广泛应用于印染、医药、摄影、催化、锈蚀防护等领域，因此，在污水、工业废水和农药残渣中存在大量的硫氰根。硫氰根进入人体后，会影响到蛋白质的代谢，同时过量的硫氰根还会抑制人体内碘的转移而引起地方性甲状腺肿。所以，硫氰根的测定在生产、生活、医疗等方面，都有重要意义。本实验以离子液体中制得的银-碳纳米管复合ITO电极为工作电极，研究了SCN-在磷酸缓冲溶液中的循环伏安行为。通过分析SCN-的氧化峰的行为，证明了SCN-浓度与其峰电流之间具有良好的线性关系，说明了利用银-碳纳米管复合电极作为检测SCN-探针的可行性。
  • 摘要：普鲁士蓝（PB）因其独特的物理化学性质，在基础研究及应用研究（如分子磁体、电催化、电色效应、离子选择性电极和电池等）方面都极其重要。纳米管及纳米空心球等纳米空心结构因其较高的比表面积及特殊的纳米尺寸效应而表现出更加优异的性能。传统的制备PB纳米管的方法主要是利用多孔氧化铝作为模板，通过电沉积或化学沉积的方法在氧化铝模板的孔道内生长PB颗粒，然后将模板溶解从而得到PB纳米管。其制作的过程较复杂，需要溶解模板，且形貌和尺寸易受到模板的限制。本文利用牺牲模板方法合成了PB纳米空心球和纳米管。该方法采用不同的银纳米颗粒作为模板，得到与之互补的空心结构；另外银模板在合成PB纳米空心结构的同时被氧化溶解，避免了专门溶解模板的步骤。
  • 摘要：碳纳米管（CNTs）是指由单层或多层石墨片卷曲而成的具有纳米尺度的管状物质。根据构成CNTs的碳原子层数的不同，纳米碳管可以分为单壁CNTs（single-walled carbonnanotubes，SWNTs）和多壁CNTs（multi-walled carbon nanotubes，MWNTs）两类。由于CNTs具有优异的导电性能、较强的吸附能力、良好的生物相容性等其它材料无法比拟的特殊性质，CNTs特别是SWNTs已逐渐被应用于生物传感器领域中。壳聚糖是一种天然的生物聚合物,具有优异的成膜性,极强的通透性,无毒性以及良好的生物相容性而被广泛应用于生物分子的固定和生物传感器的构建。层层滴加技术步骤简单，适用的材料较多。此技术的核心思想是在静电引力或共价键的作用下，通过在电极表面交替吸附酶和另一种电解液从而形成完整致密的自组装复合薄膜。本文以SWNTs和CS为导电介质和酶的固定物质，利用层层滴加技术固定葡萄糖氧化酶的多层累积(SWNTs/CS/GOx)n复合薄膜修饰铂电极，制备出了一种新型的葡萄糖生物传感器。现对其层层滴加自组装过程进行介绍。
  • 摘要：本文以市售纳米二氧化钛为载体，将机械化学法与原位还原碳化技术结合，成功制备了晶相组合多样的碳化钨与氧化钛纳米复合材料，较为系统地研究了复合材料晶相组合与电催化活性的关系，首次报道了在对硝基苯酚的电还原催化作用中，碳化钨与二氧化钛之间的协同效应。
  • 摘要：PCBM是聚合物太阳能电池(PSC)中最有代表性的受体光伏材料，其优点是溶解度好、电子迁移率高，但其缺点是可见区吸收很弱以及其LUMO能级过低，受体过低的LUMO能级会导致光伏器件低的开路电压。为了进一步改进PSC的能量转换效率，笔者最近开展了新型富勒烯衍生物的设计和合成研究，并研究了这些新型富勒烯衍生物的电化学性质以及用电化学方法测量了它们的LUMO能级。为了研究PCBM取代基中的中间碳链长度对其性能的影响，本文合成了中间碳链长度分别为3、4、5、6、7的5个C60衍生物（分别用F1,F2,F3,F4和F5表示），其中碳链长度为4的F2就是PCBM。发现这些C60衍生物的吸收和电化学性质以及LUMO能级没有明显变化，但其与P3HT共混制备的PSC的光伏性能却有显著区别，F1，F2和F4光伏性能接近，都和商品PCBM基本相同，但F3和F5的器件的开路电压和能量转换效率有明显降低，表明PCBM取代基的中间碳链长度可能对其聚集形貌和电子迁移率有影响。
  • 摘要：Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶体材料（简称纳晶）因其具有独特的尺寸调制的光电性质，和展现出的在光电器件和生物标记等领域内广泛的应用价值，而成为近年来基础和应用研究的热点。半导体纳晶的HOMO-LUMO能级位置（即能级结构）是重要的物性参数，也是纳晶器件化应用首先需要确定的参数。然而由于尺寸量子效应以及表面效应的影响，半导体纳晶的能级结构与本体材料相比有较大的差异，需要实验测定。遗憾的是目前国内外在此领域内的研究并不系统，缺乏量化的基础数据和相关的基础研究。电化学循环伏安法是测定共轭聚合物能级结构的常用方法，最近被引入到对纳晶能级结构的表征当中。其原理是，电化学氧化过程对应于HOMO轨道上的失电子过程，因此氧化起始电位对应于纳晶的HOMO能级；还原过程对应于LUMO轨道上的失电子过程，所以还原起始电位对应于纳晶的LUMO能级。然而，由于纳晶的电性质受多个因素（组成、尺寸、形貌、缺陷以及稳定性等）的影响，因此为了保证测试的可靠性和重复性，利用电化学循环伏安法测定纳晶能级结构时，需要解决从样品合成控制到测试条件控制以至到分析解析一系列问题。
  • 摘要：羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2, Hydroxyapatite, HA]及其复合材料作为骨组织替换材料具有良好的生物亲合性。电泳沉积(Electrophoretic deposition，EPD)是悬浮液中荷电的固体微粒在电场作用下发生定向移动并在电极表面形成沉积层的过程，是近年来用于制备金属基体HA涂层的一种新方法，具有显著的优点。本文通过EPD方法在纯钛基体表面制备HA/淀粉复合涂层，经后续烧结处理，获得钛基多孔HA涂层，并研究其在人体模拟体液(SBF)中的耐腐蚀性和生物亲合性。
  • 摘要：近年来，TiO2纳米管因其具有较大的比表面积和较强的吸附能力，受到了广泛的关注。通过在TiO2上修饰Pd、Ag等贵金属可以提高电子—空穴对的分离效率和抑制电子—空穴对复合，从而提高光电性能。本实验采用阳极氧化法在钛箔上制备一层垂直导向、排列规则的TiO2纳米管阵列，并在超声场下制备了金属Pd修饰TiO2纳米管阵列电极。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、交流阻抗谱（EIS）等对Pd修饰的TiO2纳米管阵列的形貌、结构和光电性能进行了研究。
  • 摘要：自从巨磁电阻效应（GMR）被发现以来，其所展现出的巨大潜在技术应用价值和深入理论研究价值使其成为薄膜磁学领域最具吸引力的发现之一。本实验室采用双槽法，已成功在AAO模板内制备出高度有序的[NiFe/Cu/Co/Cu]n多层纳米线，本文在此基础上对[NiFe/Cu/Co/Cu]n多层纳米线的磁性能和电流垂直于膜面（CPP）的巨磁电阻效应进行了初步研究。
  • 摘要：金属腐蚀是指金属与环境组分间发生化学或电化学反应而引起的金属表面破坏的现象,包括表面组成、形态和微结构的变化.金属腐蚀发生的原因是由其热力学不稳定性造成的.通过采取适当的措施可以在不同程度上减缓金属的腐蚀,但不能从根本上完全抑制腐蚀.然而从另外一个角度分析,腐蚀类型的多样化为利用其作为特殊的手段来设计与构建纳米结构的金属电极材料提供了一条新的途径.本文分析了利用腐蚀法制备纳米结构材料的特点，并介绍了近年来笔者在应用腐蚀法制备纳米结构材料方面开展的一系列研究工作。
  • 摘要：聚苯胺（PANI）合成方法简单、原料价廉易得、稳定性好，并具有良好的导电性及电化学活性，因而备受青睐，在化学电源、电致变色器件、传感器、电催化及金属防腐等方面有广泛的应用前景。苯胺的电化学聚合是其方便可行的制备方法之一。无机氧化物种类繁多，性能丰富，与PANI复合可综合各自优点，并诱导协同效应。但多数无机氧化物易在低酸度体系电化学沉积，与苯胺的常规酸性聚合条件不匹配，这限制了PANI与无机氧化物的电化学共沉积。研究体系pH值对苯胺电化学聚合的影响，有助于解决相关问题。本文利用循环伏安（CV）法,在pH=0.0～14.0，含0.1 mol·L-1苯胺（An）、0.1 mol·L-1KNO3的溶液中进行了苯胺的电化学聚合。研究发现，其它条件相同时，体系pH值对获得的PANI量存在显著影响（Fig.1）。聚合体系pH值对获得的PANI形貌也有显著影响（Fig.2）。随聚合体系pH值的增加，电化学沉积得到的聚苯胺呈现从纳米纤维到珊瑚状颗粒、再到片状结构的形貌转变。
  • 摘要：本实验基于层状钛酸盐的剥离反应特性，制备了均匀、稳定的层状钛酸盐（KTO）薄膜。以此薄膜为载体，采用电化学沉积的方法制备了不同比例的CuNi双金属催化剂。非连续的CuNi薄膜均匀分布在KTO薄膜表面，呈规则的树枝状结构。实验中笔者以葡萄糖的电催化氧化为例，探讨了载体薄膜的厚度及沉积条件对所制备的双金属催化活性的影响，对比研究了其与钛酸盐负载单金属Cu或Ni催化剂的电氧化活性。
  • 摘要：以碳材料为基础的荧光纳米粒子由于其无毒和高的荧光量子效率在生物标记和生物医药中将有很好的应用前景.近十年来富勒烯作为一种新型的碳材料由于其独特的物理和化学特性在光电转化、生物传感器等方面获得了广泛的关注.本文通过一种简单的电化学方法把C60制备成了3-5nm的纳米粒子,这种纳米粒子发出较强的荧光.这种荧光C60纳米粒子在水溶液中可以稳定存在.在有机溶剂和水中这种荧光纳米粒子仍然展现出很强的蓝色荧光.图1的C60荧光纳米粒子的可见-紫外吸收光谱表明：C60荧光纳米粒子的粒径分布均匀.在370nm光激发时,样品的最大发射波长在420nm.图2是C60荧光纳米粒子在370nm光激发时的荧光光谱图,改变激发波长,C60荧光纳米粒子的发射波长也会改变,在整个可见光范围内可以获得很好的荧光发射光谱.这种强的荧光和小的直径以及无毒的性质将在活体细胞的检测中获得很好的应用.
  • 摘要：金属纳米材料由于其纳米尺寸能够表现出独特的光学、电学等性质,而当两种金属纳米材料复合在一起时会表现出比单一金属纳米材料更为优越的性能。为了提高纳米材料的性能,金属复合纳米粒子的研究受到了广泛的关注。金银合金纳米粒子由于其具有不同于单组分金属的催化性能、表面等离子体共振、表面拉曼增强SERS等特性而备受人们关注，并且由于金和银具有相近的晶格常数而在反应中易形成合金，人们已经用化学方法合成了各种形貌的金银复合纳米材料。笔者采用电化学方法第一次制备出了将银纳米颗粒选择性的生长在金纳米花顶端的金银复合纳米材料，能够可控的制备出这种特殊形貌的金银复合纳米材料主要是由于一方面形成了特殊形貌的金纳米花，另一方面就是由于PVP选择性的覆盖了某些晶面。
  • 摘要：TiN具有良好的导电性，较高的化学稳定性，且兼具一定的催化活性，有可能用于电子器件、场发射装置和电化学电容器等方面。并且，TiN的制备相对简单，在较温和的条件下TiO2能够在氨气氛围中直接转化为TiN。此外，规则排布的TiN纳米管阵列的有序结构可能提供快速的电子传递通道和较高的比表面积，而这些因素将有利于提高其导电性和催化活性。鉴于此，TiN纳米管阵列很有可能作为新的对电极材料用在DSSC中。本工作首先采用阳极氧化法在金属钛箔基底上制备TiO2纳米管阵列，然后氮化制得TiN纳米管阵列。
  • 摘要：纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100 nm）或有它们作为基本单元构成的材料，具有其独特的光、电、磁、机械等性能，在化学化工、复合材料、光电转换等领域有广泛的应用前景。为了更好的展现纳米材料的特有功能，可通过结构或功能复合制备出特定形状和高度有序的有机-无机纳米材料，实现两种物质之间功能的集成。其中，聚合物基体能够有效的保持纳米粒子的形貌，而纳米粒子的形状和尺寸大小也可通过聚合物基体来控制。本文采用循环伏安一步共聚法在Pt-CNTs电极上，在含不同苯胺单体浓度的电解液(含0.002 mol/L NiSO4、0.25 mol/L Na2SO4、0.002 mol/L K3Fe(CN)6、a:0,b:0.002,c:0.01mol/L aniline与0.5 mol/L H2SO4)中制备了电活性PANI-NiHCF复合纳米颗粒；用红外光谱(IR)与X射线能谱仪(EDS)考察PANI-NiHCF纳米颗粒的组成，用扫描电镜(SEM)考察其在不同放大倍数下的表观形貌；在0.5mol/L H2SO4+0.5 mol/L KNO3的溶液中，采用循环伏安法（CV）考察PANI-NiHCF纳米颗粒的电荷传递动力学与电化学容量。
  • 摘要：通过改变纳米粒子的表面原子排列结构，可以实现在原子或分子水平层次设计结构规整、活性位比较均一的催化剂，从而显著提高催化剂的活性和选择性。本工作利用离子液体在纳米材料合成中的特殊优点，在DES体系中合成金属纳米粒子，希望跨越常规化学合成的障碍，合成出具有高指数晶面结构，和高性能的电催化剂。
  • 摘要：自从1991年发现碳纳米管以来，由于它优良的性质而得到广泛的应用，如气体传感器，电化学传感器，生物传感器等。但化学合成碳纳米管过程中，如何控制它的直径、手性、结构缺陷等结构特征是一个很大的挑战。氮掺碳纳米管的性质主要由它的成分决定，因此在碳纳米管中掺杂氮原子可能是控制合成具有一定结构特征纳米管的比较有效的方法。而且由于氮原子的引入使纳米管表面含有更多的活性中心，相比完整的碳纳米管表现出更强的化学活性。研究表明氮掺碳纳米管在燃料电池和传感器构建方面具有广阔的应用前景。目前戴等人发现氮掺碳纳米管阵列对氧气还原具有很强的电催化活性，这对于研究燃料电池有重要的意义。Alecander Star等人也发现氮掺碳纳米管与修饰铂的碳纳米管在氧气还原催化方面具有相似的性质，并且还将其运用于检测过氧化氢和葡萄糖。为了证实氮的作用，本文对比了碳氮管和多壁碳纳米管修饰电极对氧气和过氧化氢的催化性能，并将碳氮管应用于构建过氧化氢和葡萄糖传感器。
  • 摘要：染料敏化的纳米晶TiO2光电化学池（DSSCs）因价格便宜、工艺简单、可制成大面积和多形状等优点而成为研究的热点之一，纳米TiO2光阳极是DSSCs的重要组成部分，它决定了染料的吸附量和光生电子的传输速率。通常使用的纳米多孔TiO2光阳极具有大的比表面积从而能吸附较多的染料，但是光生电子的复合速率较快，这限制了DSSCs效率的进一步提高；一维纳米材料由于其快的电子传输速率和优异的光散射能力而成为DSSCs光阳极材料研究的热点，但是一维材料的比表面积较小，染料吸附量较低，不利于光电转化效率的提高。因此，构筑一维材料与纳米粒子的复合体，使之具有足够染料吸附量的同时，降低光生电子的复合速率，并提高光生电子的传输速率是提高DSSCs光电转化效率的有效途径之一。基于以上考虑，我们构筑了碳纳米管（CNTs）/TiO2纳米粒子新型一维纳米复合材料。首先利用β-环糊精（β-CD）与CNTs之间的范德华力组装得到了在水和极性溶剂中具有优良分散性的β-CD/CNTs复合体。然后结合β-CD的自组装行为以及与CNTs和单分散TiO2粒子的相互作用在太阳光诱导下组装形成了具有微米-纳米分级结构的线状TiO2/β-CD/CNTs复合体，利用这种线状复合体构筑的染料敏化纳米晶光阳极组装成电池后，其光电转换效率明显提高。
  • 摘要：层阶结构炭纳米复合材料是一种新型结构的纳米复合物,其以纳米炭材料为基相,纳米功能材料为辅助相,两相之间按照某种结构特点进行复合,且两相之间具有明显的层次性,如壳核结构、三明治结构等.层阶结构炭纳米复合物以其特有的结构特点以及由此产生的一系列独特的物理、化学性质,在锂离子电池、燃料电池、超级电容器、电化学生物传感器等各种电化学方面具有广泛的应用前景.如何合理控制层阶结构炭纳米复合物的形貌结构,实现对其组成、结构乃至性质的调控,对于深入研究结构与物性的关联、并最终实现按照人们的意愿设计合成功能材料具有重要的意义.本文针对不同电化学应用(燃料电池、锂离子电池、生物传感器等)研究中存在的一些问题,设计并制备出系列层阶结构炭纳米复合材料,研究表明,具有该种结构的纳米复合物在各种电化学应用领域极具潜力.
  • 摘要：自1990年英国剑桥大学卡文迪许实验室J.H.Burroughes首次用聚苯乙炔（PPV）薄膜制备了发光二极管获得成功后，共轭导电聚合物在半导体器件特别是在发光器件上的应用取得了巨大进展。与有机小分子平板显示材料相比，聚合物发光材料的玻璃化转变温度高、不易结晶析出，延长了器件寿命，还可以通过掺杂或改变化学结构来调节其电性能；具有良好的加工性、机械性能和稳定性，被认为是制备质轻、成本低、可折叠卷曲的柔性显示器的首选材料。聚苯胺类导电聚合物具有良好的空气稳定性、导电性、电致变色等特点，制备较容易，而且具有许多优良的光电化学性能，是最有希望在实际中得到应用的聚合物电子材料之一。PVP是一种水溶性、无毒的聚合物，具有机械强度好、耐热温度高等优点。它是一种常用的稳定剂，能有效防止或者减少纳米粒子的团聚，同时也是一种有效的形状控制剂，通过改变PVP的含量，可以得到不同形貌的纳米粒子。本文主要研究了苯胺溶液中PVP的含量对电化学合成的聚苯胺薄膜的微观形貌及光致发光性能的影响，并讨论了微观形貌对光性能的影响。
  • 摘要：聚苯胺由于具有多样的结构、独特的掺杂机制、较高的导电性，优异的电化学性能、很好的氧化还原可逆性、良好的稳定性和原料的价廉易得等优点，成为聚合物研究的热点。聚苯胺掺杂后的PANI其电导率最高可达5S/cm，并可在10-10-10-1S/cm之间进行调节，具有良好的化学稳定性和氧化还原可逆性，作为一种新型的电极活性材料，能与锂等阳极组成高能二次电池，已成为最有前途的导电高分子材料之一。本文主要采用控电位法制备了聚苯胺薄膜电极，并分析和研究了电化学聚合时间对聚苯胺薄膜电极的电化学性能的影响。
  • 摘要：多孔纳米金属材料具有非常优秀的导电性、稳定性、比表面积大等优点,使其在催化,生物传感技术及电化学等领域具有巨大潜在应用价值,近来来多孔纳米材料的研究也引起了越来越多的关注.对于多孔纳米金属材料的制备有很多种方法,其中去合金法制备纳米多孔金属材料是利用合金金属的活泼性差异来去除较活泼的金属从而得到无负载性的多孔金属.该方法制备过程简单便捷,并且无需模板负载,所得的多孔材料与传统金属材料的形貌和形态不同,其结构均一可控,孔径连续可调;因此利用去合金的方法制备多孔纳米金属材料是近来非常热门的研究课题.本文采用简单有效的电化学选择性腐蚀的方法制备出无负载型的多孔纳米钯,并以甲酸为例,对其电化学活性进行了初步研究.
  • 摘要：随着含H2S和CO2高酸性油气田的开发，因腐蚀而引起的石油装备的失效问题日益为人们所关注。多年来，人们为揭示材料尤其是钢铁材料在高酸性油气田环境中的腐蚀行为和机理，进行了大量的研究工作。为确保高酸性油气田的安全开发，需要选用具有优良的耐蚀性、高温性能，并且兼有很好的力学性能和机械加工性能的镍基合金作为油套管和井口装置用材，例如选用高Ni、Cr含量的镍基合金UNS N08825作为油套管。笔者研究了镍基合金UNS N08825在高含H2S/CO2环境中腐蚀后的电化学特征。
  • 摘要：由于二氧化铅电极有较好的结构、形态、光学、机械性能,且在水溶液中电解时具有析氧电位高、氧化能力强、耐蚀性好等特征,因而引起了国内外的关注.二氧化铅电极目前已应用于无机和有机化合物电解生产、环境污染控制等方面二氧化铅主要有α、β两种晶型,α-PbO2为正交晶型,晶粒小而致密,导电性较差;β-PbO2为四方晶型,结晶较大,导电性、稳定性和催化活性都优于α-PbO2,另外,α-PbO2阳极在电解过程中的消耗速度是β-PbO2的几十倍以上.选择Ti作为二氧化铅电极的基体的研究较多,主要是因为Ti的热膨胀率与二氧化铅的热膨胀率接近、强度大、密度小、价格便宜.有研究发现钛基PbO2电极镀层上会有一些晶界缝隙,电解时产生的氧气透过这些晶界缝隙氧化基体,形成氧化钛,形成的这些氧化钛导电性较差,从而恶化了电极性能,近年来又有人提出来用耐腐蚀、易得、价格更便宜的不锈钢作为基体.但用不锈钢做二氧化铅基体的研究还不是太多,因此本文选用不锈钢作为二氧化铅电极的基体.现将具体制备过程进行介绍.
  • 摘要：ZnO是继Si、GaN半导体后的第三代优异半导体，室温下禁带宽度约为3.36eV，而且还具有较高的溶点和激子结合能(室温下为60meV)及良好的机电耦合性。由于其优异的物理化学特性，在短波长光电器件、化学传感器、光伏器件等领域具有广泛的应用前景。尤其是在光伏器件中，ZnO能够取代ITO作为太阳能电池或非晶硅太阳能电池的透明导电电极材料。目前绝大部分有关ZnO的文献集中在如何制备高c轴择优取向、高质量的薄膜以及各种表征上，但从经典热力学上分析沉积过程的文献报道尚不多见。本研究从温度对Zn(NO3)2体系的电势-pH影响；各组分的分布系数与沉积温度的关系；ZnO或Zn(OH)2沉淀谁优先析出这三个方面采用纯热力学理论计算方法对0.1MZn(NO3)2体系进行了分析。
  • 摘要：纳米尺度的有机-无机杂化膜在光学、微电子学以及分子敏感元器件等方面的应用倍受人们的广泛关注，其中基于层状无机含氧化合物如蒙脱土、二氧化钛的无机-有机杂化超薄膜的设计与合成已成为该领域的研究热点之一。本文利用LB膜技术可控制备了纳米单层和多层的二氧化钛-有机钌螯合物杂化膜，并初步探讨了上述杂化膜修饰电极在Pt纳米团簇敏化后的光电流增强效应及其电子的界面传递机制。
  • 摘要：纳米Rh广泛用于催化加氢、烯烃氢甲酰化和一氧化碳氧化等.通常用化学方法合成纳米Rh都是基于Rh盐前躯体的还原,Reetz研究小组较早用电化学方法制备金属纳米粒子.本组最近发展了由纯金属出发制备金属纳米材料的电化学新方法;利用HCl溶液中Au的表面溶解、一价Au的歧化与Au的返沉积,在纯Au基底上施加电势阶跃可在1分钟内制得三维纳米多孔Au膜;利用不稳定氢化物的形成和分解,在NaOH溶液中强阴极极化电势下将块体Bi分散成纳米粒子;利用水的分解和金属的氧化-还原反应,采用方波电势或交流电压技术,将Au表面重建为三维微-纳多孔Au膜和分散Pt丝电极制备铂纳米粒子.本文报道电化学分散法制备纳米Rh.
  • 摘要：利用双亲分子构建的溶致液晶(Lyotropic Liquid Crystals)模板制备纳米材料,因其模板的结构多样性、连续性、对称性以及内部微观区域的尺寸大小可以预先设计和调节,已引起人们越来越多的关注.利用这种方法组装无机纳米粒子的杂合体(hybrid),会产生单一无机相或有机相不具备的新颖性能,对纳米功能材料的开发和应用具有重要的意义.目前,利用溶致液晶模板通过电沉积方法可制备高比表面积的金属、半导体和复合金属的纳米材料,产物结构包括多孔纳米膜及纳米线等.而双金属纳米粒子因其在电学、化学和光学等方面的潜在应用而引起人们的极大关注，双金属纳米子包括核壳和合金粒子，其中核壳粒子已逐渐成为人们研究的焦点，近年来已有关于金银核壳纳米子的制备及其SERS研究的报道，认为核壳纳米粒子和单金属纳米粒子相比具有特殊的SERS效，有望成为新型的SERS基底。而合金纳米粒子的制备与特殊催化性质的研究则报道较少。因此，本文采用二者相结合制备纳米合金材料，在甲醇燃料电池的催化应用方面有很重要的前景。
  • 摘要：电化学再碱化技术是碳化钢筋混凝土结构的一种有效的修复方法,已得到社会的公认.目前已成为钢筋混凝土结构修复的研究热点.在对钢筋混凝土结构修复的研究中,国内外的研究者主要对电化学再碱化方法的机理、试验效果、评价等方面做了基础性研究,并取得了丰硕成果,为该技术的实际应用提供了重要的理论依据.但从已有的研究来看,目前对再碱化的研究主要集中在技术层面上,侧重于再碱化技术工艺优化,效果分析等.而对再碱化后相关材料(包括钢筋和混凝土)的组成结构变化的研究报道则较少见.实际上,再碱化过程以及再碱化后,钢筋混凝土结构中的混凝土组成和结构由于孔隙液的改变也会发生相应的改变,这些改变会影响到混凝土的力学性能,进而影响到混凝土结构的稳定性.本文在前期研究再碱化电极过程的基础上,通过对不同类型的混凝土材料进行“加速”再碱化试验,考察再碱化前后混凝土结构及孔径的变化,分析再碱化过程中碱与混凝土的反应机理,为电化学再碱化技术的应用提供技术支持.
  • 摘要：染料敏化太阳电池（Dye-sensitized solar cells，以下简称DSC）作为一种新型绿色环保型太阳电池，其小面积DSC的光电转换效率已经超过12%。短路电流Jsc和开路电压Voc是电池能量转换效率的两个重要参数。Jsc主要受光捕获量和染料的光电子注入效率的影响。Voc则取决于纳米TiO2薄膜准费米能级和电解质中氧化还原电对电势的差值，TiO2的带边移动和复合反应速率的变化在很大程度上影响着Voc的变化。在DSC中，常用暗电流抑制或带边移动的机理来解释共吸附剂对电池性能参数的影响，对共吸附剂的基本物理过程研究的较少。本小组通过简化DSC电池的工作环境，做电池的线性扫描伏安曲线(LSV)和EIS阻抗谱图，比较不同共吸附剂对TiO2/电解质界面的钝化作用。
  • 摘要：铂(Pt)是一种化学性质非常稳定的贵金属, 纳米尺寸的Pt粒子因为具有特殊的表面性质和较高的比表面积,通常被用作电化学氧化还原反应的催化剂。在染料敏化太阳电池(DSC)中通常使用吸附有Pt纳米颗粒的掺F SnO2 (FTO) 导电玻璃作为电池的对电极,虽然也有使用碳等其它材料对电极的报道,但就效率来看目前仍以Pt对电极为好。在Pt电极的催化反应过程中,通常认为物质的吸附或脱附过程等是反应的主要控速步骤;但在染料敏化太阳电池的研究中,研究人员通常认为I3-/I-的扩散是电极反应的控速步骤,针对这一现象本文进行了进一步的研究。
  • 摘要：金纳米粒子具有良好的生物相容性和独特的物理化学性能，在生物传感器、光控开关，生物标记，催化等领域具有广泛的应用前景。但是纳米金粒子导热导电不易定向，单分散性较差，在使用过程中极易出现团聚。因此构筑性能稳定而又具有新型形貌的杂化材料成为当前的研究热点。本实验结合溶胶-凝胶法和静电纺丝法制备出介孔二氧化硅纤维，采用层层自组装的方法在其表面修饰纳米金粒子，通过聚醇还原法继续在其表面进行包覆，最终形成具有核壳结构的Au@SiO2复合纤维。以此复合纤维作为载体构筑葡萄糖氧化酶（GOx）电化学生物传感器，并考查了其电化学性能。实验结果表明，复合体系具有良好的生物亲和性和导电性，电化学响应迅速，灵敏度较高。
  • 摘要：基于多吡啶钌(II)配合物特殊的光物理学和光化学特性,其与DNA 的识别、结合及分子光开关性能已成为近年来的研究热点之一.碳纳米管(CNTs)具有以碳原子之间通过sp 2杂化形成的六元环管状结构,针对其独特的电子性能和化学活性,以CNTs制备的修饰电极材料已在超级电容器、储锂、储氢以及电分析和电催化领域中得到广泛的应用.然而,基于CNTs难溶于水和一般的有机溶剂,需要加入表面活性剂或DNA来分散CNTs,并通过滴加/干燥分散液等方法制备CNTs修饰电极.本文以适量的DNA和[Ru(bpy)2tatp]2+(bpy=2,2′-联吡啶,tatp=1,4,8,9 -四氮三联苯)分散SWNTs ,研究了DNA-SWNTs促进[Ru(bpy)2tatp]2+在ITO上的电化学组装及其组装层的发光性能.结果表明,DNA能有效地分散SWNTs,DNA和DNA-SWNTs均能促进[Ru(bpy)2tatp]2+在ITO电极上的吸附组装,组装层具有均匀、强度有规律变化的发光性能.
  • 摘要：抗坏血酸(ascorbic acid ,简称AA)又名维生素C,对调节人体内能量的转变和物质的代谢起着非常重要的作用.由于人体自身并不能合成,只能从食物中摄取,并且食物中AA的含量一般都很低,加之抗坏血酸本身的化学性质不是非常稳定,所以有必要对食品中抗坏血酸进行快速高效的检测.目前检测AA的方法主要有分光光度法,高效液相色谱法,酶分析法,分子动态荧光法,电化学分析法等.在这些方法中,高效液相色谱法和分子动态荧光法都需要对样品进行复杂的预处理,而酶的价格又比较昂贵,因此这些方法都在实际应用中受到了一定得限制.电化学分析法具有操作简便,速度快,反应灵敏的特点,已有报道用电化学分析法直接测定样品中的AA.另外,有报道表明,如果利用修饰电极对AA进行检测,可以提高其响应度.本文利用Fe3O4@聚苯胺复合材料修饰玻碳电极对AA的电化学行为进行了测试,结果表明,AA在修饰玻碳电极上的响应比在裸电极上的响应明显增强.
  • 摘要：在阴极保护等过程中,氢容易进入金属内部促进金属阳极的腐蚀,其作用机理仍然需要进一步研究.本文研究了氢对X70碳钢在0.10 mol dm-3 NaCl溶液中点蚀过程的影响.
  • 摘要：Ti-O薄膜作为一种具有优良生物相容性的无机材料,已经被广泛应用于心血管材料的抗凝血表面改性,例如人工心脏瓣膜和血管支架.然而其抗凝血的机理到目前为止仍不清楚.本文通过非平衡磁控溅射的方法制备了一系列不同氧含量的钛氧薄膜,对其成分结构进行分析,并对抗凝血行为进行评价,从生物材料促发凝血的电化学机理上来解释薄膜表面与血液之间的相互作用.
  • 摘要：无机植入材料诱发凝血的机理目前仍未完全清楚。纤维蛋白原被认为是凝血的关键因子，凝血的电化学观点及试验证实无机材料诱发凝血主要取决于纤维蛋白原与材料表面间的电荷转移的电化学界面物理化学反应过程。目前的研究主要集中于纤维蛋白原在生物材料表面的吸附和变形行为。因此，研究纤维蛋白原与材料之间物理化学反应的实质过程对凝血机理有着重要的意义。本文建立了原位电化学的评价体系，使用原位的电化学结合体外生物评价的方法来研究纤维蛋白原变性激活的电化学参数，以及其变形激活与血小板粘附的关系。
  • 摘要：钴的氧化物是一种重要的磁性p型半导体,是一种重要的功能化材料,主要应用于催化、电化学、气体传感器、锂离子电池等方面。尖晶石四氧化三钴的尺寸达到纳米范围时在过渡金属领域和纳米技术领域都有广泛的应用,因此,制备不同形貌的纳米尺寸的尖晶石氧化钴成为目前研究的热点,诸多研究者已经开始制备不同形貌的钴的纳米氧化物。电化学方法由于具有工艺简单、技术灵活、容易控制、污染较小,电解液可以循环使用和回收利用,不需要复杂的后处理过程等优点,在纳米材料制备方面得到广泛应用。本文用电化学方法制备钴的氧化物，通过控制电压、电流、电量等电化学参数可以制备不同形貌以及不同粒径的钴氧化物。
  • 摘要：氢被认为是清洁能源。传统的化学方法制备氢气要消耗大量的电力和矿产资源，而且生产成本较高。1972年Fujishima和Honda报道了受辐射的TiO2表面能持续发生水的分解反应产生氢气，这一发现标志着光催化制氢时代的开始。此后，以TiO2为代表的半导体光催化剂倍受人们关注。TiO2具有无毒、光稳定性、低成本和高光催化活性等优点，不同结构和形貌的TiO2纳米材料，其制备、特性及应用性能已被深入研究，在光解水制氢、光催化降解污染物和染料敏化太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。本文通过模版法在导电玻璃（FTO,□=14ohm/sq,Nippon Sheet Glass,Japan.）上组装锐钛矿型多孔阵列TiO2电极材料，并应用电化学沉积法将金属Pt定位沉积到TiO2阵列孔内，制得Pt-TiO2/FTO新型光催化剂复合材料。同时，用同样的制备方法制得TiO2/FTO电极材料。通过测试两种材料光电催化析氢反应的极化曲线，比较相应的析氢电位大小，考察Pt-TiO2/FTO的光电催化析氢行为。
  • 摘要：本文采用循环伏安、计时电流分析法研究了银离子在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四伏硼酸盐(EminBF4)中的还原行为,并对银颗粒的成核模式、生长机理进行了初步探讨.
  • 摘要：导电聚合物与碳纳米管复合材料的制备与性能已经被科学工作者进行广泛的研究。碳纳米管(CNTs)的碳原子采取sp 2杂化,表面含有丰富的电子,当导电聚合物与碳纳米管复合时,能使碳纳米管表面的电子离域到聚合物链上,提高导电聚合物的电子或离子导电性能,也能提高导电聚合物的电化学性能,而且由于碳纳米管的加入也能够改善导电聚合物的稳定性和可加工性。本文通过电化学聚合(ECP)直接在多壁碳纳米管表面沉积PFPT，制备PFPT/CNTs复合材料。
  • 摘要：随着单组分纳米材料的尺寸和形貌控制日益成熟和逐步完善,高性能纳米复合材料的制备已经成为纳米材料功能化的关键步骤。人们期望纳米复合材料能够在一种材料中集合几种材料的性能,而这一点在单组分纳米材料中是很难实现的。不同组分在纳米尺寸上的耦合能够提高纳米复合材料的性能,甚至能够产生新的性能。半导体－金属纳米复合材料是一种重要的复合材料,其中的金属颗粒能够提高半导体的电荷分布程度,从而改变其磁学、光学和化学性质。近年来,人们已经合成了多种半导体－金属纳米复合材料,但是这些纳米结合点只能在一定的区域形成,比如说尖端或缺陷位置。大面积有序的半导体－金属复合纳米阵列的制备到目前还没有过报道。本文用电化学方法合成了一种新型的有序半导体－金属复合纳米阵列（nanocomposite arrays，NCAs）。根据前面所报道的，多级CdS纳米阵列（hierarchical nano-arrays，HNAs）是由CdS纳米颗粒组装而成。由于具有高的表面积，大的表面积/体积比和大量的活性中心，这些优异的表面活性为多级CdS纳米阵列作为模板掺入金属纳米颗粒提供了可能性。与单独的多级CdS纳米阵列相比，CdS-Ag复合纳米阵列的荧光会被淬灭而其拉曼和电致化学发光都能增强，这些性质表明CdS-Ag复合纳米阵列在光学及电学器件中有潜在的应用。
  • 摘要：电镀软金广泛的应用于电子元件领域。但由于氰化镀金中氰化物含有剧毒,对人体和周围环境都存在极大的危害,也不利于电镀废液的处理,因此无氰镀金体系越来越受到人们的关注。相继提出了几种无氰镀金体系,主要为亚硫酸盐镀金体系、硫代硫酸盐镀金体系、亚硫酸盐-硫代硫酸盐复合镀金体系。本工作利用电化学技术和表面增强拉曼光谱（SERS）技术研究了硫代硫酸盐无氰镀金体系中配位剂硫代硫酸根在金电极表面的吸附行为。
  • 摘要：过氧化氢不仅是一些高选择性氧化酶反应的副产物，而且也是食品、制药、临床、环境和工业分析中一种重要的中间体。基于对过氧化氢的准确检测，可以对多种物质（如神经传递素乙酰胆碱（ACh）、葡萄糖等）实现间接测定。滴定法、光谱法、化学发光和电化学等方法已被用于过氧化氢的测定。电化学测定方法因其快速、灵敏、简单、易微型化等优点而引起人们广泛的关注，并得到长足发展。本实验中采用seed-mediated growth方法制备了表面修饰的核壳结构铂金纳米粒子（PtAuNPs），修饰了PtAuNPs薄膜电极，研究了该电极在PBS溶液中对过氧化氢电催化活性。实验结果表明，PtAuNPs薄膜对过氧化氢的还原起到了良好的催化作用。
  • 摘要：节能减排、发展低碳经济是当前世界可持续发展的战略方向.然而,我国目前的许多工业冶金过程都呈现高能耗、高污染的显著特征.电化学技术具有节能、环保等潜在优势.因此针对化学冶金工业现状,发展新型的电化学冶金技术具有重要的学术及应用价值.本文在以氯化钙为主的熔盐体系中电解固态氧化物阴极成功制备了钛、钽、硅等金属及其合金。并在大量实验及理论认识的基础上建立了固态化合物阴极体相还原的宏观动力学模型，指出其还原过程主要受氧离子在多孔金属层内的液相扩散控制。研究表明，该动力学模型可为各种固态化合物(无论导电与否，也无需考虑各种氧化物还原过程中的具体历程)的电解过程的优化提供理论指导，从而使电流效率得到显著提高。通过电解固态化合物，可以制备多种形态的金属粉体材料，包括多孔金属、纳米金属以及合金粉末；所制备的金属可直接用作催化剂、电池材料、电容器材料以乃粉末冶金的原料等。
  • 摘要：从分子水平研究电子传递是电化学的基础,同时也为理解分子电子学和生命过程中电子传递的现象提供参考.为了实现真正意义上的分子水平电子传递的研究,需要制备具有纳米级曲率半径的电极,建立可靠的电极－分子界面,同时还要系统地考察分子在电场作用下,以及周围环境作用下的结构变化.最终将这些静态的特征与动态的电子传输行为关联起来.有鉴于此，本文利用第一性原理结合非平衡态格林函数方法就分子的电子传递问题进行了研究探讨。
  • 摘要：本文采用光电化学方法和微区谱学方法结合其他一些电化学方法(交流阻抗等)和表面分析方法(如EDAX等)对电力应用模拟冷却水体系中铜镍(白铜B30、B10)、铜锌(黄铜)合金的腐蚀与防护机理进行了初步研究，对合金组分、体系中一些运行工况条件(如水质、温度、pH等)对合金耐蚀性的影响进行了初步探讨，并采用自组装技术(SAMs)将植酸和3-氨基-1,2,4-三氮唑(ATA)电力应用铜合金的防腐蚀进行了初步研究，同时研究了环境友好型水处理缓蚀剂聚天冬氨酸和钨酸钠复配作为电力应用铜合金缓蚀剂的性能。通过研究获得了电力应用铜镍(白铜B30、B10)、铜锌(黄铜)合金腐蚀与防护的机理，并获得铜合金防腐蚀的新技术，对指导今后的生产和应用具有较高的指导价值，同时对该领域的基础研究工作也具有重大的理论意义和实际意义。
  • 摘要：锂空气电池是近几年刚刚发展起来的新型电源体系，1996年，K.M.Abraham等人在J.Electrochem.Soc上首次报道了有机体系锂/空气电池。本文比较了一系列经典锰的氧化物纳米催化剂对电池充放电的影响，结果表明锰的氧化物的晶型和比表面积都对电池的循环性能有一定的影响，α-MnO2和β-MnO2催化的锂空气电池拥有相对较高的放电容量，而高比表面积的催化剂能大大的提高电池的性能，循环5圈后容量仍保持在2000mAh/g以上。
  • 摘要：通过锂离子电池的热模型,模拟研究了锂离子电池的正负极材料和电解液的热性质(热导率, 比热容,指前因子,活化能,焓)对锂离子电池热稳定的影响.研究表明;在一定变化范围内,材 料的热导率对电池的温度影响不大,而减小材料的比热容,电池的温度升高;材料的热反应性质, 尤其是正负极材料的热反应性质,对电池热稳定性的影响很大.
  • 摘要：聚阴离子正极材料是近年来倍受关注的一类锂二次电池新型电极材料，其中Li3V2(PO4)3因具有比容量高、工作电位平台高、热力学和电化学稳定性好等优点而成为研究焦点。但其性能也因电导率较低而受到极大的限制，可以通过在Li3V2(PO4)3中掺入金属或碳等导电材料来改善其电导率。在本文中，笔者利用维生素C作为还原剂和碳源，采用溶胶凝胶法合成Li3V2(PO4)3材料，并通过XRD、恒流充放电等方法对Li3V2(PO4)3进行表征。
  • 摘要：锂离子电池作为一种高性能的可充绿色电源，近年来已在各种便携式电子产品和通讯工具中得到广泛应用，并被逐步开发为电动汽车的动力电源，从而推动其向安全、环保、低成本及高比能量的方向发展。本文利用蛋白质结合流变相法制备了LiFePO4正极材料，通过TG-DTA、XRD、SEM等表征所合成的产物为LiFePO4，以恒电流充放电、循环伏安、电化学阻抗等测试了LiFePO4/C材料的电化学性能。讨论了合成温度的对材料性能的影响，分别在600℃、650℃、700℃、750℃合成LiFePO4/C材料。测试结果显示：650℃合成的样品在结构和电化学性能方面优于其他样品。
  • 摘要：纳米电极材料,由于其独特的物理化学性质,受到了人们越来越多的关注；比如当把电极材料的粒径减少到纳米尺度时，可以有效的减少锂离子和电子的扩散距离，增加电极材料和电解质的接触面积，进而提高电极材料的放电容量和循环性能等；但是在充放电过程中，纳米电极材料也存在一些问题，比如粒子间的团聚，这往往会影响其电化学性能。因而，本文尝试合成聚苯胺/二氧化钛的纳米复合材料，聚苯胺基质的存在有利于保持二氧化钛颗粒的分散和结构的稳定。通常合成聚苯胺/锐钛矿二氧化钛要经过两个步骤；纳米二氧化钛的制备和聚苯胺的复合；但是在这样的合成过程中，由于纳米粒子较高的表面能，很难避免二氧化钛粒子间的团聚。并设计了一步水热合成路线，成功制备出了二氧化钛粒子高度分散的纳米复合材料，并且获得了规整的介孔。
  • 摘要：硫电极具有高能量密度，很有希望成为下一代高能锂电池的正极材料。但是，单质硫由于具有不导电、中间产物易溶于有机电解液等缺点，其循环性能较差。为了改善锂硫电池硫正极材料的电化学性能，在硫电极中加入导电碳材料是一种有效的方法。在以往的研究中，笔者采用热处理的方法，合成了硫-乙炔黑、硫-多孔碳复合材料。通过TEM 、SEM 、XRD 和BET 等分析，可以确认单质硫均匀的分散到乙炔黑和多孔碳的纳米孔中，有效的抑制了中间产物多硫化物在电解液中的溶解，在多次充放电循化后，仍能保持稳定的结构，因而其具有较高的比容量和较好的循环性能。从而说明将硫限定在碳材料的微孔中，能够有效的改善硫电极的循环性能。在此基础上，为了进一步提高碳硫复合材料的振实密度，使其达到使用化的要求，本文将单质硫与制备的多孔碳微球复合，通过热处理的方法，使硫填充到碳球的微孔中。在电极反应中，单质硫的氧化还原反应被限定在碳球的微孔中，碳球起到电子传输的作用。这就大大提高了硫的利用率，并有效抑制了中间产物在电解质中的溶解，该复合材料不仅具有非常好的循环性能，而且还具有优异的倍率性能，是一种非常有前景的高能电极材料。

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