电化学（中英文）

熔盐电化学低碳冶金新技术研究

肖巍, 朱华, 尹华意, 汪的华

2012, 18(3): 193-200. doi:10.61558/2993-074X.2903

摘要 ( 3924 )

PDF (1783KB) ( 2025 )

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本文重点介绍“氯化物熔盐体系电解还原固态氧化物冶金过程的高效化”和“氯化物熔盐体系电裂解硫化物及熔融碳酸盐与熔融氧化物体系电分解氧化物无温室气体排放冶金”的研究进展，结合武汉大学的部分代表性工作阐述了相关技术的原理，以期揭示熔盐电解技术在节能减排和资源高效利用上的优势及其发展前景，为发展短流程、低碳高效的电化学冶金工业提供理论和技术支持。

功率型锂离子电池负极材料TiO₂/石墨烯的制备及其电化学性能研究

秦琳琳, 张焕, 刘晓静, 许剑辉, 施一宁, 郑明森, 董全峰

2012, 18(3): 201-204. doi:10.61558/2993-074X.2904

摘要 ( 3630 )

PDF (1852KB) ( 1653 )

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采用回流法制备出了蜂窝状的TiO2/石墨烯（GNs）复合材料.扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）表征结果表明，TiO2颗粒约5~10 nm，均匀地分散在石墨烯的表面.锂电池测试显示，1C充电容量稳定在240.1 mAh?g-1；30C充电容量为169.5 mAh?g-1；当电流调回1C时，其充电容量仍可完全恢复（241.7 mAh?g-1）；10C 300周期循环电极容量保持率为89.8%.

对工业电池交流内阻测量的讨论（英文）

张亚利, 辛森, 郭玉国, 万立骏

2012, 18(3): 205-214. doi:10.61558/2993-074X.2905

摘要 ( 3873 )

PDF (1306KB) ( 1664 )

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能源和环境的可持续发展是本世纪最重要的问题之一. 二次电池是具有重要意义的高效储能器件，在电动汽车及混合动力汽车等实际应用中，经常会用到电池组，此时需要考虑电池组中每一个单体电池性能的一致性. 内阻作为用于表征电池一致性的性能参数之一，对电池的工业制造和使用非常重要。目前，锂离子电池等二次电池的内阻测试都是按照国际电工委员会第 61960 号标准（2003）来进行的. 本文从该标准的理论基础和其在内阻测试仪中的实际应用等方面出发，分析并指出了该测试标准中的问题，希望能为整个电池行业新标准的建立提供一定的指导，并有助于可持续能源设备及电动汽车用动力电池的开发.

“性质-活性关系”对催化剂研究的方法论意义

陆君涛, 肖丽, 王得丽, 孙玉宝, 索艳格, 庄林

2012, 18(3): 215-222. doi:10.61558/2993-074X.2906

摘要 ( 3246 )

PDF (3265KB) ( 2261 )

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“结构-活性关系（SAR）”被普遍看作催化剂研究的一个核心问题，但本文强调“性质-活性关系（PAR）”对催化剂研究的方法论意义. 此处“性质”指反映催化剂与反应物或中间物相互作用行为的一个参数（例如对中间物的吸附能）或参数组，它是催化剂结构与活性之间的桥梁. 因性质与活性之间的联系较结构与活性之间的联系更直接，PAR应比SAR较简单和易得，故PAR更具可行性. 一旦通过建立PAR而确定了催化剂的关键性质，就可进而探索此关键性质与结构的关系，即“结构-性质关系（SPR）”. 本文举例说明，PAR与SPR相结合不仅相当于SAR，而且比单独的SAR更能深入理解催化剂本质，并提供更多信息.

锂-硫二次电池界面反应的特殊性与对策分析

艾新平, 曹余良, 杨汉西

2012, 18(3): 224-228. doi:10.61558/2993-074X.2907

摘要 ( 3450 )

PDF (1266KB) ( 2384 )

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锂-硫电池是在现有锂离子电池基础上最可能实现储能密度大幅提升的实用二次电池体系. 然而，这一电池体系的电化学利用率与循环稳定性仍然难以满足应用要求. 造成锂-硫电池性能不稳定的原因在于硫正极和锂负极的材料结构和反应环境始终处于变化之中，如在充放电过程中，硫-碳反应界面的电化学阻塞、中间产物的溶解流失、正负极之间的穿梭效应等副反应导致正极与负极均难形成稳定的电化学反应界面。针对这些特殊问题，本文简要分析了影响能量利用率和循环稳定性的化学与电化学机制，并提出了构建稳定锂负极与高效硫正极的若干可行性技术.

阵列纳米通道中氨基官能团质子化研究

高红丽, 周凯琳, 王琛, 李素娟, 章慧, 夏兴华

2012, 18(3): 229-234. doi:10.61558/2993-074X.2908

摘要 ( 3942 )

PDF (2072KB) ( 2145 )

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质子化过程是大多数酸碱理论的核心，也发生在许多生命过程中。因此，研究限域环境中分子或官能团的质子化过程将为进一步认识酸碱理论和阐述限域环境中生物分子的基本行为提供理论依据。本文提出了一种以荷电电化学探针检测多孔氧化铝阵列纳米通道内表面官能团质子化过程的新方法。该方法利用纳米通道表面官能团的质子化过程改变了表面荷电性质，从而调控荷电电化学探针在纳米通道中的传输行为。实验中以喷涂在阵列氧化铝纳米通道膜一侧的薄金膜为工作电极，检测通过阵列纳米通道荷电电化学探针的流量，以此获得纳米通道限域条件下的质子化过程。同时以多孔氧化铝阵列纳米通道为限域空腔，利用硅烷化反应将氨基修饰在纳米通道的内表面，通过检测不同pH值条件下铁氰酸根离子在纳米通道中流量的变化，获得了纳米通道限域条件下氨基质子化滴定曲线。结果表明，纳米通道限域条件下氨基官能团发生一步质子化，其pK1/2值为5.9。本文提出的方法适用于研究纳米通道限域条件下其它官能团或生物分子的质子化过程。

第一性原理计算在锂离子电池负极材料中的应用

张天然, 李岱昕, 杨思七, 陶占良, 陈军

2012, 18(3): 235-242. doi:10.61558/2993-074X.2909

摘要 ( 5272 )

PDF (2759KB) ( 2493 )

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本文综述了第一性原理计算在锂离子电池负极材料中的应用，包括锂离子在负极材料上的吸附和相互作用、结构稳定性、锂离子的扩散、电池反应过程的模拟和实验现象的解释. 第一性原理计算在研究和设计锂离子电池负极材料，特别是其容量、电压、反应过程、扩散、倍率充放电、结够与性能对应关系等方面，已发挥了重要的作用. 随着计算机技术的发展，第一性原理计算将可更深刻地反映负极材料的电化学可逆嵌/脱锂本质.

微生物燃料电池电极材料研究进展

次素琴, 吴娜, 温珍海, 李景虹

2012, 18(3): 243-251. doi:10.61558/2993-074X.2910

摘要 ( 6688 )

PDF (999KB) ( 2906 )

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微生物燃料电池以微生物为催化剂将化学能直接转化成电能，可用于废水处理并产生电能，是一种极具应用前景的生物电化学技术. 本文综述了近年来微生物燃料电池电极材料的制备、功能修饰及表面构建等的研究进展，着重介绍了炭基纳米材料的微结构与成分对微生物燃料电池性能的影响，并分析了微生物燃料电池电极材料现存的主要问题，以期不久的将来微生物燃料电池能付之实用.

普鲁士蓝纳米修饰电极的制备及表征

王玮, 苏宝法, 詹东平

2012, 18(3): 252-256. doi:10.61558/2993-074X.2911

摘要 ( 3553 )

PDF (1267KB) ( 1829 )

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采用激光加热拉伸的方法制备铂纳米电极，并通过交流电刻蚀的方法制备纳米孔电极，在这两种电极上可通过电化学方法原位合成单颗普鲁士蓝微晶. 结果表明，普鲁士蓝微晶在纳米微孔电极上的机械附着强度增强. 这种方法可用于制备纳米修饰电极或研究功能微晶体材料的电化学性质.

同轴静电纺丝法制备TiN@MnO纤维及其电化学性能研究

商超群, 杨海燕, 周新红, 满忠雷, 韩鹏献, 姚建华, 段玉龙, 崔光磊

2012, 18(3): 257-263. doi:10.61558/2993-074X.2912

摘要 ( 3426 )

PDF (2816KB) ( 1452 )

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本文以钛酸四丁酯和乙酰丙酮锰为起始原料，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂分别配制高分子溶液. 采用同轴静电纺丝法制备了TiN@MnO前驱体，并经氨气处理得到了具有芯-壳结构的TiN@MnO同轴纤维. 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDX)和物理吸附仪分析、观察和表征TiN@MnO同轴结构纤维，其比表面积达16 m2?g-1. 循环伏安曲线测试(CV)表明，在20 mV?s-1倍率下，TiN@MnO同轴纤维电极比电容保持率为2 mV?s-1倍率下的81%，充分说明TiN和MnO两种组分的协同效应提高了电极的倍率性能.

纳米金三明治结构调制细胞色素c电子传递特性的分子机理研究

蔺首睿, 王立旭, 姜秀娥, 郭黎平

2012, 18(3): 263-268. doi:10.61558/2993-074X.2913

摘要 ( 3237 )

PDF (1280KB) ( 1763 )

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以细胞色素c（Cyt c）为模型蛋白，采用表面增强红外吸收光谱监测了三明治结构所吸附的纳米金对氧化还原诱导的Cyt c表面增强红外差谱的改变. 实验表明，在单层Cyt c分子表面组装金纳米粒子，使得血红素的红外差谱特征峰明显增强，这归因于纳米金和血红素之间的电子传递. 金纳米粒子与Cyt c氧化还原活性中心血红素的相互作用加速了蛋白质的电子传递. 这为实现并优化表面吸附蛋白质的直接电化学提供了一种新技术.

Pd/PVP-MWCNTs电极对甲酸氧化的电催化性能

张晶, 赵晓, 刘长鹏, 邢巍

2012, 18(3): 270-274. doi:10.61558/2993-074X.2914

摘要 ( 3677 )

PDF (1330KB) ( 1353 )

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用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修饰的多壁碳纳米管（MWCNTs）作为Pd纳米粒子的载体，制得了Pd/PVP-MWCNTs催化剂并研究了其对甲酸氧化的电催化性能. 红外光谱仪（FTIR）和透射电镜（TEM）观测结果表明，Pd/PVP-MWCNTs催化剂中的Pd纳米粒子平均粒径小、分散性好. 因此，Pd/PVP-MWCNTs催化剂对甲酸电氧化有很好的电催化性能.

溶剂热法球状Ni₃S₄制备及其在超级电容器的应用

郇庆娜, 焦丽芳, 王庆红, 杜红梅, 杨加芹, 彭文修, 王一菁, 袁华堂

2012, 18(3): 274-277. doi:10.61558/2993-074X.2915

摘要 ( 3923 )

PDF (1525KB) ( 1389 )

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应用溶剂热法合成Ni3S4微米球，采用XRD和SEM表征样品物相结构、观察其微观形貌. 电化学性能测试表明Ni3S4电极有较好的比电容性能，0.5和4 A?g-1放电电流密度下，其比容量分别为1120.6和433.4 F?g-1. 1000周循环充放电后，其容量保持率为89.37 %和84.88 %. 通过XRD、XPS和CV测试，结果表明其电化学反应机理为Ni(OH)2与NiOOH的相互转化.

脉冲激光沉积LiNi_0.5Mn_0.5O₂薄膜正极性能

万云海, 袁国亮, 夏晖

2012, 18(3): 279-285. doi:10.61558/2993-074X.2916

摘要 ( 3238 )

PDF (3391KB) ( 1405 )

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高能量密度、功率密度和温度稳定性的全固态薄膜锂离子电池是微电子器件的理想电源. 开发新型的大比容量正极薄膜材料是解决问题的关键之一. 与LiCoO2正极相比，层状结构的LiNi0.5Mn0.5O2有更高的可逆比容量和结构稳定性. 本文应用脉冲激光沉积法制备LiNi0.5Mn0.5O2沉积薄膜，研究了衬底材料、温度对薄膜的微观结构、表面形貌及组分的影响. 由LiNi0.5Mn0.5O2电极组装半电池，研究了薄膜的电化学性能与晶体结构、表面形貌及组分间的关系，表征了LiNi0.5Mn0.5O2沉积薄膜不同充电截止电压的循环稳定性及倍率性能，讨论了LiNi0.5Mn0.5O2薄膜的结构特点.

纳米金放大计时库仑法的PML/RARα融合基因检测

王丽满, 林丽清, 翁少煌, 林新华, 陈元仲

2012, 18(3): 286-290. doi:10.61558/2993-074X.2917

摘要 ( 3136 )

PDF (1502KB) ( 2056 )

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应用恒电位在金基底表面电化学沉积纳米金，通过Au—S键将巯基修饰DNA探针固定在纳米金表面，并与互补靶序列杂交，构建计时库仑电化学DNA传感器，并检测急性早幼粒细胞白血病（APL）PML/RARα融合基因. 采用电子扫描显微镜（SEM）与电化学交流阻抗技术（EIS）观察纳米金和表征DNA传感器的构筑过程. 以氯化六氨合钌（[Ru(NH3)6]Cl3, RuHex）作电化学杂交指示剂，由计时库仑法检测人工合成APL的PML/RARα融合基因. 结果表明，纳米金能放大RuHex检测信号，杂交前后电量差值（?Q）与靶标链DNA浓度的对数（lgC）在1.0×10-13 mol?L-1 ~ 1.0×10-9 mol?L-1 范围内呈线性关系，检出下限3.7×10-14 mol?L-1 (S/N = 3). 该法操作简便、特异性好，有望用于实际样品的检测.

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