本文章综述了电催化领域电化学阻抗谱（EIS）的相关研究. 首先概述了从二十世纪初到现在这一专业领域的发展历史. 然后介绍了电催化阻抗理论的几个里程碑. 其中,着重介绍了目前分析电催化EIS数据的主流模型——Dolin-Ershler模型. 之后,具体讨论了铂金单晶的双电层电容,特别是围绕这一基础课题的实验和理论上的挑战. 我们质疑采用Dolin-Ershler模型获取稀溶液中双电层电容的合理性. 因为在稀溶液中,双电层效应使得双电层电容具有频散特性,因而双电层电容的低频部分在分析过程中可能被遗失了. 未来,我们期待看到新的实验去证明或反驳一个最近的理论预测,即铂电极在氧化物生成电位区域中具有非单调表面电荷关系和负双电层电容.
近几年,电动汽车市场的飞速发展对锂离子电池的能量密度和安全性提出了更高的要求. 然而,过去近30年,在应用终端市场的大力推动下,锂离子电池的电极材料、电池结构设计和生产工艺都已经发展得比较成熟,容量提升空间已经比较小,想要进一步提高现有锂离子电池的能量密度,需要对锂离子电池的整个系统和工作原理有更深刻和全面的理解. 存在于锂离子电池电极材料和电解液之间的固态电解质中间相（solid electrolyte interphase,SEI）已被证明是一个影响电池性能的重要因素,目前学术界和产业界对其认识还不是很全面,尤其是高分辨、工况下以及多技术联合的界面表征工作较少见到报道. 原子力显微镜（atomic force microscopy,AFM）通过探测针尖与样品之间的相互作用力,能够在原子尺度上原位表征液态电池界面的形貌以及力学特性,对于电极界面的理解和调控非常重要. 本文作者通过总结近几年AFM在锂离子电池SEI研究的中的应用,并结合本课题组在该领域的工作,对AFM技术在锂离子电池SEI研究中的应用做了总结和展望,对加深锂离子电池界面的理解,以及构建稳定锂电池界面的相关研究有参考意义.
固液界面双电层在电化学中处于核心地位. 如何发展一个理论方法,在该方法的框架下计算双电层的平衡性质和动力学性质一直以来都是理论研究的难点和热点. 本文总结了最近十几年第一性原理计算方法在计算双电层平衡性质和电催化反应的进展,如热力学方法、反应中心模型以及双参考方法. 并进一步详细地阐述了基于周期性均匀介质溶剂化模型 ( DFT/CM-MPB)对于固液界面双电层的研究,该方法能够计算双电层的平衡性质(零电荷电势和微分电容)和表面相图,在此基础上能深入研究基元反应的电荷转移系数,并结合微观动力学推导出宏观的Tafel(电流-电势)曲线. 并列举了该方法对于重要电化学反应(如氢电极反应)的应用实例.
本文从历史角度综述了二氧化碳在铜基催化剂上的还原机理的最新研究进展,对区分C1和C2产物路径发生的机制,以及调控二氧化碳还原产物选择性的影响因素和方法进行了重点阐述,着重讨论了如何利用电化学红外光谱与微分电化学质谱等技术在揭示反应机理方面的研究思路与方法学.
自20世纪70年代起,人们利用原位光谱技术（拉曼、红外等）对电化学界面进行了系统的研究,进而发展出原位谱学电化学的研究方向,由于其具有良好的表面灵敏度和能量分辨率,可以提供更多的表面反应信息,进而从微观上揭示反应机理. 伴随着纳米技术的兴起,表面增强拉曼光谱技术取得了快速的发展. 近来,壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱（shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy,SHINERS）技术更是得到人们的广泛关注. SHINERS的出现为研究单晶模型电极上的催化反应提供了一种非常好的原位光谱技术. 本文主要对原位电化学SHINERS技术在单晶电极界面研究的具体应用及其发展前景进行相关论述.
催化剂的性能与其表面结构及组成密切相关,高指数晶面纳米晶的表面含有高密度的台阶原子等活性位点而表现出较高的催化活性. 本文综述了电化学方波电位方法用于Pt、Pd、Rh等贵金属高指数晶面结构纳米晶催化剂的制备、形成机理及其电催化性能的研究. 针对贵金属利用率问题,还着重介绍了具有较高质量活性的小粒径Pt二十四面体的制备. 在此基础上,还介绍了电化学方波电位方法用于低共熔溶剂中制备高指数晶面纳米晶,以及高指数晶面纳米催化剂的表面修饰及应用;最后对高指数晶面纳米催化剂的发展做出了展望.
高镍三元正极材料由于高容量和高工作电压被认为是下一代锂离子电池有力的候选者,然而循环稳定性和热稳定性不佳限制了其广泛应用. 镍钴锰/铝三元浓度梯度正极材料的梯度设计可以在保证高容量的同时兼具优良的循环稳定性,因而在过去十年中得到了广泛研究. 本文综述了锂离子电池镍钴锰/铝三元浓度梯度材料最新的研究进展,论文首先总结了梯度材料的不同合成方法,并阐述了核壳浓度梯度材料和全浓度梯度材料的研究方向. 其次,介绍了浓度梯度材料的结构表征手段并揭示性能改善的原因. 最后讨论了目前该材料产业化的难点,并提出了可能的解决方案.
在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中,由于阴极氧还原反应（ORR）速率缓慢,因此开发高效的ORR催化剂是实现燃料电池商业化的关键. 世界各地的研究人员在提高催化剂活性和耐久性方面做出了不懈的努力. 目前,铂基催化剂仍然是商业应用上的首选,为开发实用的低铂氧还原催化剂,研究人员开展了大量的研究. 本文说明了ORR反应遇到的挑战,并介绍了近年来铂基氧还原催化剂的研究进展,具体包括ORR机理、铂核壳结构、一维纳米Pt催化剂和其他的代表性工作.
本文以水热法结合热处理法原位制备了泡沫镍载 NiCo2O4纳米线电极,使用XRD、SEM和TEM对合成的 NiCo2O4纳米线进行了表征,NiCo2O4纳米线直径约80 nm,长度约 3 ~ 5 μm. 使用循环伏安和计时电流法测试了泡沫镍载NiCo2O4纳米线催化H2O2的电氧化性能,结果表明泡沫镍载NiCo2O4纳米线对H2O2电氧化有着优良的催化活性、稳定性和传质性能,在0.3 V电位下0.4 mol·L -1 H2O2和2 mol·L -1 NaOH溶液中氧化电流可达380 mA·cm -2.
质子交换膜（PEM）是质子交换膜燃料电池的核心组件之一,具有隔绝阴阳极、提供质子传递通道和阻止燃料渗透的作用. 商业化应用的全氟磺酸PEM存在燃料渗透严重、高温条件下导电性差和成本高的问题,开发性能优良的聚合物PEM显得很有必要. 本文讨论了近年来聚合物PEM的研究进展,分别从聚合物的主链、支链和交联结构角度介绍了分子结构对薄膜相分离、质子导电性、稳定性和电池性能等性能的影响,并讨论了聚合物分子结构设计方面存在的问题,最后对燃料电池用聚合物PEM在未来的发展方向进行了展望.
本文通过简单的溶胶-凝胶法以聚环三磷腈-4,4'-磺酰基二苯酚聚合物（PZS）为碳源通过在硅纳米颗粒表面包覆碳层,成功构筑了核壳结构的Si@C复合材料. 通过对不同厚度碳层包覆的Si@CPZS的储锂性能进行研究,发现当硅表面PZS衍生碳厚度为10 nm时具有最佳的储锂性能,且经过长达290圈的循环后容量仍然保持在940 mAh·g -1,并且利用X射线衍射图谱、热重、比表面孔径测定仪及透射电镜等分析手段对样品进行了结构和组分分析. 本文进一步将Si@CPZS复合材料作为石墨的添加剂,结果表明30%的Si@CPZS复合材料可将石墨负极的容量提升至700 mAh·g -1.
采用热解法制备FeN/C催化剂,考察催化剂前驱体中氮含量对其氧还原活性的影响. 使用X射线衍射、比表面积和孔径分布测试、透射电子显微镜以及热重分析等方法对催化剂的结构、形貌及催化剂前驱体的热性质等进行表征,使用线性扫描伏安法对催化剂的氧还原活性进行测试. 结果表明,以1,10-菲啰啉为氮源,FeCl3为铁源,Black Pearl 2000为载体,催化剂前驱体中1,10-菲啰啉含量为20wt%,Fe含量为1wt %时,热处理制备所得催化剂粒子分布均匀,比表面积为824.48 m 2·g -1,平均孔隙为10.58 nm,表面的氮元素含量为0.31wt%;并具有最好的氧还原催化活性.催化剂前驱体中氮源含量在热解过程中导致催化剂的比表面积、孔径结构及表面氮元素含量的变化是影响催化剂活性的关键因素.
以钛网为基底,采用电沉积法制备了Ni-Fe/Ti析氧电极,然后将得到的Ni-Fe/Ti电极通过固相硫化制备了Ni-Fe-S/Ti析氢电极. 分别考察了电沉积液中Ni 2+/Fe 3+离子摩尔浓度比和硫脲加入量对Ni-Fe/Ti和Ni-Fe-S/Ti结构和电化学性能的影响. 结果表明,随着电沉积液中Ni 2+含量的增加,Ni-Fe/Ti电极析氧性能先增强后减弱,Ni9Fe1/Ti电极具有最好的析氧性能;随着硫脲加入量的增加,Ni-Fe-S/Ti电极析氢性能呈现先增强后减弱的趋势,Ni9Fe1S0.25/Ti电极具有最好的析氢性能. 在50 mA·cm -2下,Ni9Fe1/Ti电极的析氧过电位为280 mV,Ni9Fe1S0.25/Ti电极的析氢过电位为269 mV,且均具有很好的稳定性. 将Ni9Fe1/Ti与Ni9Fe1S0.25/Ti分别作为阳极和阴极进行电催化全水分解,电流密度达到50 mA·cm -2所需电势仅1.69 V,表现出很好的全水解催化性能.
以乙酸盐为原料,柠檬酸为络合剂,通过溶胶-凝胶的方法制备富锂阴极材料Li2MnO3,选用草酸亚锡(SnC2O4)为锡源,用Sn 4+代替Mn 4+,获得不同掺杂量的材料. 适当含量的Sn 4+掺杂可以提高材料的放电比容量,在低电流下获得256.3 mAh·g -1的高放电比容量,但由于Sn 4+离子半径过大,不能起到稳定结构的作用,材料的倍率性能较差. 在此基础上,选用氯化亚锡(SnCl2)进行掺杂改性,在材料中同时引入Sn 4+和Cl -掺杂,获得了层状结构更完整的粉末样品. 通过共掺杂改性的阴极材料可以在20 mA·g -1的电流密度,经过80圈的循环仍然保持153 mAh·g -1的放电比容量,且此时还未出现衰减现象,库仑效率保持在96%以上;在400 mA·g -1的电流密度下提供的比容量可高达116 mAh·g -1,是未掺杂样品的2倍左右.
固体氧化物电解池是一种高效、环境友好型的能量转换器件,可以直接将电能转化为化学能. 本文介绍了近年来作者课题组在固体氧化物电解池直接用于CO2还原的研究进展,并以阴极材料为主着重讨论了金属陶瓷电极和混合导电型钙钛矿氧化物电极的研究工作,最后展望了未来固体氧化物电解池直接电解CO2的研究思路和方向.
碳是重要的能量载体. 直接碳固体氧化物燃料电池（DC-SOFC）是一种直接使用固体碳为燃料的能量转换装置,通过电化学反应,DC-SOFC可将碳所蕴含的化学能直接而连续地转换成电能,转换效率高,产生的CO2浓度高,易于捕集和后续处理. 本文系统地介绍DC-SOFC的结构组成、工作原理、研究现状和发展趋势,重点介绍了作者课题组在DC-SOFC研究方面的成果和进展,包括单电池和电池组的研制、采用生物质碳和煤炭为燃料时的性能和DC-SOFC在气电联产中的应用探索.
采用固相反应法合成A缺位的(La0.8Sr0.2)0.95MnO3(LSM95)作为阴极材料,Zr0.9Sc0.1SO1.95(SSZ)商业粉体作为电解质材料,溶胶-凝胶法合成的La0.8Sr0.2Cr0.5Mn0.5O3-(LSCrM)作为阳极电催化材料,利用流延、共烧结及浸渍法得到结构为LSCrM-CeO2|SSZ|3YSZ-LSM95的阴极支撑型固体氧化物燃料电池,分别在氢气气氛和甲烷气氛中进行电化学性能测试. 结果表明,浸渍0.11 g·cm -2 CeO2的LSCrM-CeO2|SSZ|3YSZ-LSM95单电池在以CH4为燃料时,600、650、700、750和800 oC下的功率密度分别为1.68、4.70、12.40、28.08和54.78 mW·cm -2,表现出一定的电化学性能和较好的稳定性.
固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell,SOFC）是通过电化学反应将化石燃料（煤、石油和天然气等）、生物质燃料或其它碳氢燃料中的化学能直接转换为电能的发电装置,能量转换效率更高、污染更低,被公认为21世纪高效绿色能源技术. 但直接以碳氢化合物为燃料时,镍基阳极中容易产生积碳,从而失去电化学催化活性. 在阳极外侧进行一次燃料的预重整是一种行之有效的解决办法,其中高效稳定的重整催化剂至关重要. 本文将结合本课题组的研究进展对钙钛矿催化剂在燃料重整中的应用进行概述,并提出自己相应的观点和展望.
固体氧化物电解池是一种先进的能量转换装置,具有高效、简单、灵活、环境友好等特点,是目前国际能源领域的研究热点. 本文对高温固体氧化物电解制氢技术的基本原理、关键材料、系统组成、发展历程及国内外研究现状等进行了总结和分析,小结了该技术发展面临的主要挑战,简述了清华大学在高温固体氧化物电解领域近期的研究进展,并对其未来应用前景进行了展望.
单气室固体氧化物燃料电池（SC-SOFC）是一种整个电池处在单一气室中,阳极和阴极分别对混合气体中的燃料和氧气进行选择催化产生电动势的特殊结构燃料电池. SC-SOFC因其独特的原理和结构而具有无需密封、易于堆叠、可以快速启动和不易发生积碳等诸多优点,有很大的应用潜力. 作者在SC-SOFC的原理和特点的基础上,系统地总结了SC-SOFC所用材料、微堆结构设计、衰退机制及应用方面的研究进展;以提高SC-SOFC微堆的输出电压和功率为目的,改进预混气体环境下运行的微堆结构,采取星型布局的四电池微堆其输出功率提高到420 mW;随后,逐步改进供气方式,结合计算流体力学数值模拟研究,提出了单路多点供气和双路多点供气模式,成功地将单个SC-SOFC微堆模块的输出功率提升到8.178 W,进而开展了微堆模块外部串并联和与燃烧器的结合实验验证. 研究结果表明,SC-SOFC可以很便捷地连接成微堆模块并产生数瓦的输出功率,未来有望用于以供热为主型的热电联供系统. 作者还借助原位电阻和开路电压的原位同步测试,阐明了Ni在CH4-O2气氛中的反复氧化-还原循环是SC-SOFC发生不可逆衰退的主要机制,这一发现后来催生出氧化-还原法制备多孔金属的新技术.
天然气/页岩气供应大幅增加推动了全球由乙烷制取乙烯等增值化学品的发展,深刻改变着石化产业的格局,乙烷高效清洁地转化为更高价值化学品具有深远意义. 乙烷蒸汽裂解制乙烯是一项比较成熟的工业生产技术,但是这一过程存在耗能高、积碳严重、热力学平衡受限等问题. 电能-增值化学品共生固体氧化物燃料电池由于可以将燃料气自发反应转化为高价值化学品的同时释放电能的特点被广泛研究. 本文总结了采用共生固体氧化物燃料电池将乙烷电化学脱氢共生乙烯增值化学品和电能的最新研究进展,重点介绍了固体氧化物燃料电池在乙烷脱氢中的工作原理和优势以及电解质和电极材料的选择等方向的研究发展,表明通过燃料电池技术低能耗实现乙烷共生乙烯增值化学品与电能具有显著的优越性,在实现高效节能的工业化生产中具有非常巨大的应用潜力.
固体氧化物电解池可高效地电解H2O/CO2制备燃料,越来越受到人们的重视. 本文对近年来在燃料电极（阴极）材料方面的研究进展进行了全面综述,指出各种阴极材料的优缺点及发展趋势,强调亟待解决的关键科学与技术问题.
本文通过在锂负极中熔入少量铝制备了一种含Al-Li合金（Al4Li9）的新型复合锂负极,可有效改善Garnet/金属锂界面润湿性,从而显著降低了界面阻抗. XRD研究结果表明这一复合锂负极由Al4Li9合金和金属锂两相复合而成. SEM研究表明,复合锂负极可以有效改善金属锂与Garnet电解质的界面接触,形成更为紧密的接触界面. 电化学测试表明,复合锂负极显著降低了金属锂与Garnet电解质的界面阻抗,界面阻抗由锂/Garnet电解质界面的740.6 Ω·cm 2降低到复合锂负极/Garnet电解质界面的75.0 Ω·cm 2. 使用复合锂负极制备的对称电池在50 μA·cm -2和100 μA·cm -2电流密度锂沉积-溶出过程中表现出较低的极化和良好的循环稳定性,在50 μA·cm -2电流密度下,可以稳定循环超过400小时.
为了促进燃料电池的广泛应用,必须研发一种高效、经济的氧还原（ORR）催化剂材料替代目前使用的昂贵的Pt基催化剂. 本文合成了NiO@rGO、Pd-NiO@rGO和Ag-NiO@rGO三种催化剂材料,并对其ORR催化性能进行了比较研究. 结果表明,三种材料均具有催化ORR的能力,但与NiO@rGO相比,Pd-NiO@rGO和Ag-NiO@rGO展示了更加优异的性能,主要表现在其4电子转移ORR过程、起始电位增加,中间产物的产率降低和稳定性提高. 其中,Pd-NiO@rGO作为ORR催化剂的性能最好.
法拉第吸脱附偶联过程的电化学行为较为复杂,难以定量获得其表界面反应动力学信息. 本文通过COMSOL有限元软件对法拉第吸脱附偶联过程的循环伏安行为进行数值分析,研究了反应物或产物不同吸附条件下的循环伏安行为. 结果表明：当反应物或产物弱吸附时,可通过阴、阳极峰电流之差实现饱和吸附量的定量表征. 随着吸附平衡常数的增大,反应由弱吸附向强吸附过渡,峰电流由扩散峰与吸脱附峰相互重叠过渡到相互分离的吸脱附“前波”或“后波”特征. 该吸脱附特征峰的形状和位置与电势依赖的吸附平衡常数有关. 吸附平衡常数及其电势依赖程度越大,吸脱附峰偏离扩散峰越远,吸脱附峰越尖锐. 该模型为法拉第吸脱附偶联过程的循环伏安研究提供了一种定量研究方法,能够帮助研究者从复杂的吸脱附伏安行为中定量获得饱和吸附量和吸附平衡常数等信息,并对涉及吸脱附的电催化研究具有一定指导意义.
Li2MnO3正极材料具有较高的理论容量（459 mAh·g -1）,不仅安全无毒还能够大大降低电池的制造成本,从而受到越来越多的关注. 然而,较低的首圈库仑效率和较差的循环性能妨碍了其在锂电池中的实际应用. 在此,作者研究了MgF2涂层对Li2MnO3正极材料的电化学性能. 结果表明,MgF2涂层诱导部分层状Li2MnO3向尖晶石相转化,从而降低了首圈不可逆容量,提高库仑效率. 重量比为0.5%、1.0%和2.0%的MgF2涂层电极的初始库仑效率分别为70.1%、77.5%和84.9%,而原始电极仅为57.7%. 充放电曲线表明,1.0wt.%MgF2涂层改性的Li2MnO3具有最高的充放电容量和最佳的循环稳定性. 40个循环后1.0wt.%MgF2涂层样品的容量保持率为81%,远高于原始样品的容量保持率（53.6%）. 电化学阻抗谱结果表明MgF2涂层减少了不利成分的快速沉积,并改善了电极的循环稳定性.
基于电化学噪声技术建立了不锈钢海洋大气点蚀监测系统,利用该系统对处于干湿循环环境下不锈钢的点蚀行为进行监测. 使用时域谱图、时域统计、频域谱图和散粒噪声理论等分析方法对采集到的电化学噪声数据进行处理分析,并结合动电位极化法,形貌分析法共同研究不锈钢的点蚀行为. 研究结果表明,304不锈钢在模拟海洋大气环境下的点蚀行为分为钝化、亚稳态点蚀和稳态点蚀三个阶段. 在钝化阶段,电位电流噪声信号出现少量的同步异向波动,腐蚀事件发生频率高,平均电量低;在亚稳态点蚀阶段,电位电流噪声信号出现大量的同步同向波动,腐蚀事件发生频率降低,平均电量上升,通过扫描电镜观察蚀点;在稳态点蚀阶段,电位电流噪声信号不仅存在大量的同步同向波动,还出现了同步异向波动,腐蚀事件发生频率较低,平均电量大幅度上升,通过扫描电镜观察到电极表面出现小而浅的蚀点. 而动电位极化法可以证实304不锈钢点蚀的发生. 两种分析方法所得结果具有较好的一致性,证明该监测系统很好地实现了对模拟海洋大气环境下304不锈钢点蚀行为的连续监测,并能判断点蚀的发生.
本文采用固相法制备了Ta 5+掺杂的石榴石型无机固体电解质Li7-xLa3Zr2-xO12（xTa-LLZO）,研究了不同的掺杂量对材料性能的影响. 通过X射线发射光谱（XRD）、冷场发射电子扫描电镜（FESEM）和电化学阻抗（EIS）对材料进行物理表征和阻抗测试,并且组装LiFePO4//LLZTO//Li全固态锂电池测试电池的循环稳定性. 结果表明,随着Ta 5+掺杂的增加,材料呈现出一个单一的立方相结构,当Ta 5+掺杂量为14.09wt.%（即x=0.3）时,材料的室温离子电导率达到最大（2.58×10 -4 S·cm -1）,呈现出稳定的立方相结构且具有相对较高的致密度（89.16%）,并具有较稳定的循环稳定性,经过50个循环后容量保持率依然保持到88.67%左右.
本文应用新研发的一种无参比无辅助的单丝电极交流探头技术,研究碳钢和锌金属丝电极在3.5wt.% NaCl中的电化学腐蚀规律和牺牲阳极保护行为. 通过与传统的三电极电化学交流阻抗结果的对比和分析,进一步证明了该新型探头具有简便、快速、准确、稳定的特性,可实现定量评估. 测量显示,在3.5wt.% NaCl中,碳钢的瞬时腐蚀速率及累积腐蚀失重大于锌,它们腐蚀行为的差异与表面膜的性质及变化有关. 在碳钢-锌电偶对中,锌的保护效率可达到95%以上,且随浸泡时间增加先增加后减小.
本文设计制备了一种新型的氮掺杂碳包覆镍钴双金属磷化物中空核壳结构纳米立方体(Ni1.2Co0.8P@N-C)作为钠离子电池负极材料. 该材料以镍钴类普鲁士蓝(PBA)纳米粒子为模板,先后经水热法、磷化法和高温碳化处理后合成. 将其作为活性材料应用在钠离子电池中,该材料展现出优异的循环稳定性,当以100 mA·g-1的电流密度循环至200圈时,该材料的库仑效率保持在99.3%. 进一步通过对不同电位下Ni1.2Co0.8P@N-C材料中的氮掺杂碳进行原位拉曼光谱测试,结果显示钠离子在氮掺杂的碳壳中的脱嵌行为具有较大程度的可逆性,研究结果对钠离子电池充放电过程的后续电化学研究提供了有价值的信息.
锂硫电池由于具有高的理论比能量引起了广泛关注,然而传统液态锂硫电池由于多硫化物的“穿梭效应”以及安全问题而限制了其应用,全固态锂硫电池可显著提高电池安全性能并有望解决多硫化物的穿梭问题. 本文采用传统的溶液浇铸法制备了具有不同的[EO]/[Li+]的PEO-LiTFSI聚合物电解质,并将其应用于锂硫电池. 研究发现,虽然[EO]/[Li+] = 8的聚合物电解质具有更高的离子电导率,但是[EO]/[Li+] = 20的电解质与金属锂负极间的界面阻抗更低,界面稳定性更好. Li|PEO-LiTFSI([EO]/[Li+]=20)|Li对称电池在60 °C,电流密度为0.1 mA·cm-2时可稳定循环超过300 h,而Li|PEO-LiTFSI ([EO]/[Li+]=8)|Li对称电池循环75 h就出现了短路现象. 基于PEO-LiTFSI([EO]/[Li+]=20)电解质的锂硫电池首圈放电比容量为934 mAh·g-1,循环16圈后放电比容量为917 mAh·g-1以上. 而基于PEO-LiTFSI ([EO]/[Li+]=8)电解质的锂硫电池,由于与锂负极较低的界面稳定性不能够正常循环,首圈就出现了严重过充现象.
柔性生物传感器在可穿戴电子设备中有着广泛的应用前景. 为了获得柔性电化学多巴胺传感器,作者在本工作中首先在镍泡沫表面通过化学气相沉积生长石墨烯,随后通过高温碳化嵌段共聚物与酚醛树脂在石墨烯表面共组装形成的薄膜制备了有序介孔碳/石墨烯/镍泡沫（OMC/G/Ni）复合材料. 其中,镍泡沫可以为复合材料提供具有高导电性和良好柔韧性的金属骨架,而具有垂直排列介孔阵列的有序介孔碳层为复合材料提供了高的电活性表面积,且有利于活性位点的暴露. 值得注意的是,夹在有序介孔碳层和镍泡沫之间的石墨烯极大地增强了各组分之间的相容性,有利于进一步提升复合材料的电化学性能. 作为电化学传感器中的工作电极,OMC/G/Ni体现出优异的多巴胺检测能力. 不但具有宽的线性检测范围（0.05 ~ 58.75 μmol·L-1）和低检测限（0.019 μmol·L-1）,还具有良好的选择性、重现性和稳定性. 此外,OMC/G/Ni在弯曲状态下依旧能够保持对多巴胺的高检测能力,证明了其在柔性生物传感器中的应用潜力.
电化学还原CO2可实现CO2的资源化转化,是缓解因其过度排放所导致诸多环境问题的关键技术. 本文提出了一种膜电极（membrane electrode assembly,MEA）构型CO2还原电解单池的结构设计,可同步实现气体扩散阴极两侧CO2的供给与电解质液层的更新. 基于该MEA构型电解池,实验考察了电解质液层中KHCO3浓度和更新与否对氮掺杂石墨烯锚定的Ni电极表面CO2电还原制备CO的反应活性、产物分布与稳定性的影响. 结果表明,若电流密度低于5 mA·cm-2,KHCO3浓度显著影响电解电势而非产物分布. CO2还原电解单池在稳定运行中存在着“可逆”与“不可逆”两种衰减模式. 其中,阴极/电解质界面处催化剂的流失是 “不可逆”衰减形成的原因;而电解质液层中KHCO3溶液的流失导致了MEA构型CO2还原单池的“可逆”衰减,周期性更新KHCO3电解质是降低其“可逆”衰减的有效方法.
