电化学（中英文）

毛秉伟

2016, 22(6): 551-552. doi:10.13208/j.electrochem.160560

摘要 ( 1040 )

PDF (194KB) ( 682 )

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界面电化学是以研究电极-电解液界面的结构和性质以及各种电极过程为特点的电化学科学的重要方向. 随着能源科学的迅猛发展，围绕各种复杂电化学界面、探讨其在能源电化学过程中的特殊作用显得十分重要，而发展和运用各种原位和非原位表征方法研究复杂界面的结构和性能关系也日益受到关注. 本专辑收录论文9篇，包括7篇研究论文和2篇综述，侧重于锂基电池、电催化和离子液体电化学体系中的界面问题，反映我国学者在电化学界面基础和应用研究方面所取得的最新进展，并评述有关能源电化学界面所存在的问题、挑战和解决策略.希望籍此促进我国电化学研究的进一步发展. 在此，谨对所有为本专辑撰稿的作者所给予的大力支持和贡献表示诚挚谢意！同时对审稿人及编辑部工作人员为本专缉的出版所付出的辛勤劳动表示衷心感谢！

锂硫（硒）电池中的界面问题与解决途径

李念武，殷雅侠，郭玉国

2016, 22(6): 553-560. doi:10.13208/j.electrochem.160566

摘要 ( 1063 )

PDF (1009KB) ( 948 )

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由于硫（硒）的导电性差、多硫（硒）化物的溶解、硫（硒）的体积膨胀、锂枝晶等问题，导致构建稳定的界面成为锂硫（硒）电池面临的重大挑战. 本文介绍了锂硫（硒）电池的研究进展，并以本课题组的研究工作为主，着重讨论了纳米限域效应、化学成键、界面吸附、表面包覆、电解液优化、负极改进等技术方案在锂硫（硒）电池中构建稳定界面的可行性.

燃料电池电极表界面催化氧还原反应的STM研究进展

蔡镇锋，孙兵，江文杰，陈婷，王栋，万立骏

2016, 22(6): 561-569. doi:10.13208/j.electrochem.160563

摘要 ( 1009 )

PDF (2706KB) ( 892 )

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催化氧还原反应的电催化剂是燃料电池的一个重要组成部分. 从分子尺度研究催化氧还原反应中所涉及的表界面反应机理，不仅有利于深入理解催化机理，更有利于指导人们合理地设计新型的电催化剂. 本文结合近年来国内外的研究工作，概述了通过扫描隧道显微镜研究燃料电池内部催化氧还原反应过程中所涉及的表面形貌变化、单分子结构变化、中间体的观测以及反应产物调控等方面最新进展，并展望了该研究领域的发展趋势.

壳层厚度可调控的Ag@Pd@Pt纳米粒子的合成和甲酸电催化研究

林晓东，陈杜宏，田中群

2016, 22(6): 570-576. doi:10.13208/j.electrochem.160569

摘要 ( 830 )

PDF (1035KB) ( 640 )

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在本课题组研究55 nm Au@Pd@Pt对甲酸电催化效果基础上，我们采用Ag取代Au制备55 nm Ag@Pd@Pt纳米粒子以降低催化剂的成本，并对甲酸的电催化行为进行研究. 研究表明：少量Pt的存在可大幅度提高催化剂的活性，当Pt的覆盖度为0.5 单原子层（ML）时，起始氧化电位最为靠前，氧化峰电流最大，这与Au@Pd@Pt纳米粒子对甲酸电催化行为类似. 与Au@Pd@Pt纳米粒子相比，其最佳起始氧化电位偏正0.05 V，但电催化活性并没有明显的降低. 通过改变催化剂比表面积研究甲酸的电催化行为，发现将9 nm Ag纳米粒子作为内核的9 nm Ag@Pd@Pt负载在活性炭中，在保持催化活性不变的情况下，碳载的催化剂价格可比55 nm Au@Pd@Pt纳米粒子降低220倍左右.

[BMIm]BF₄/Pt电极界面激光诱导电沉积Cu基材料研究

徐敏敏，梅金华，姚建林，顾仁敖

2016, 22(6): 577-581. doi:10.13208/j.electrochem.160567

摘要 ( 1154 )

PDF (803KB) ( 725 )

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本文利用激光诱导并结合控制一定的电极电位，在[BMIm]BF₄/Pt电极体系中实现了激光诱导电沉积Cu基材料. 研究表明在非沉积电位（-0.2 V）激光可诱导产生电沉积. 激光的功率和照射时间对沉积产物有显著影响：功率越大，照射时间越长，则表面沉积物的量越多，且沉积仅仅发生在激光照射点以内. 此类激光诱导电沉积的发生主要源于激光的热效应可使电极表面局域温度显著上升，从而降低沉积的阈值电位，促使电沉积在非沉积电位区间发生. SEM研究表明电极表面的沉积点由50 nm左右的纳米粒子聚集而成，进一步的EDS和拉曼光谱证明该产物主要由Cu和Cu₂O的混合物组成. 以对巯基苯甲酸（MBA）为探针分子，通过SERS信号的强度变化，现场监测了激光诱导电沉积的过程，在起始阶段其沉积物的SERS效应明显，随沉积时间延长，因沉积物增多其形貌发生变化，“热点”消失，其SERS效应反而降低并随后保持不变. 同时，沉积点以外的SERS中并未检测到MBA，说明激光诱导作用仅仅发生在激光照射区域内，这为电极表面的定向沉积提供了新的途径.

高电压镍锰酸锂正极/电解液界面本征性质的研究

李丽，许晶晶，韩少杰，吴晓东，卢威，陈立桅

2016, 22(6): 582-589. doi:10.13208/j.electrochem.160564

摘要 ( 1005 )

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高电压正极材料的应用是提高锂离子电池能量密度的有效手段，然而高电压下正极/电解液界面稳定性成为决定锂离子电池在高电压工作条件下循环性能和安全性能的关键因素，因此高电压下正极/电解液界面具有重要的研究价值. 但是，目前报道的正极/电解液界面的研究中通常使用传统的极片制备方法，这需要引入导电剂和粘结剂，会对后期正极活性物质表面钝化膜的形貌和组分表征带来干扰，甚至造成固体电解质界面(SEI)膜存在的假象，难以获得正极材料与电解液之间界面的本征信息. 这里，我们采用溶胶凝胶旋涂法制备了不含导电剂和粘结剂的镍锰酸锂(LNMO)正极，以其为研究对象，通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)技术，结合电化学阻抗谱(EIS)研究了LNMO正极/电解液界面在充放电过程中的结构演变过程以及本征性质. 研究结果显示在充放电过程中，电解液中溶剂和电解质都会参与反应，其中LiPF₆的降解主要发生在高电压下，其降解产物在放电过程中又会被反应消耗掉. 它们的降解产物沉积到LNMO正极形成表面膜，该表面膜的主要成分随着电压的不同组分有所不同.

单个MoS₂纳米片氢析出催化特性研究

高雨，周娟，刘欲文，陈胜利

2016, 22(6): 590-595. doi:10.13208/j.electrochem.160562

摘要 ( 967 )

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MoS₂作为高效的电催化氢析出(HER)催化剂已有大量文献报道. 实验和DFT计算结果都表明MoS₂的高氢析出活性来源于边缘，而其基面是催化惰性的。为了进一步验证此结论，本文利用巯基羧酸在恒电位下自组装单层修饰的纳/微米电极固定不同尺寸的单个纳米片状，对MoS₂氢析出催化活性与其尺寸的关系进行研究，发现纳米片状MoS₂具有较高的催化活性，同时较小尺寸的MoS₂氢析出活性更高，说明MoS₂的边缘的增多对其催化活性有巨大提升，即证明了边缘部分具有更高的氢析出催化活性.

Pt(100)/离子液体OMIPF₆界面结构的STM研究

彭瑾，李棉刚，谢立强，颜佳伟，毛秉伟

2016, 22(6): 596-601. doi:10.13208/j.electrochem.160565

摘要 ( 905 )

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本文运用电化学扫描隧道显微术研究了离子液体OMIPF₆中Pt（100）表面结构在电化学双层区随电极电位的变化. OMI⁺阳离子在Pt（100）表面形成有序吸附结构，并且在约1.2 V宽的电位区间内稳定地存在Pt（100）表面。在电位负于-0.6 V时，有序吸附结构会发生向无序吸附结构的转变. 在电位正于+0.6 V时，较强的静电排斥力才能克服OMIPF₆与Pt（100）表面之间的化学作用，从而导致OMI+阳离子的脱附. 研究表明，OMI+阳离子具有的较长烷基侧链与Pt金属产生的较强化学相互作用是影响该Pt（100）/ OMIPF6界面结构的重要因素.

Au单晶电极上H₂O₂的氧化反应研究

郑勇力，魏杰，陈艳霞

2016, 22(6): 602-606. doi:10.13208/j.electrochem.160568

摘要 ( 946 )

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本文利用旋转圆盘电极系统研究了酸性介质中H₂O₂在Au(100)和Au(111)电极表面的电化学行为. 实验发现在Au电极上H₂O₂难以发生还原，但是当电位稍微正于H₂O₂氧化为O₂的平衡电势时即可发生氧化. 在Au(111)上H₂O₂氧化的起始电位比在Au(100)正0.1 V左右. Au(100)上的双桥位位点能增强反应中间体*OOH的吸附，可能是导致Au(100)上H₂O₂氧化反应超电势比Au(111)低的主要原因. 在较正电位区(E>1.2 V), 当电极表面被氧物种覆盖时，H₂O₂在两个电极上的氧化都会受到一定程度的抑制，这种影响在Au(111)上比Au(100)上更加明显，这与Au(111)上氧物种的生成与逆向还原可逆性差的趋势一致. 最后还将Au与Pt单晶电极上H₂O₂氧化的行为进行了对比分析.

基于锂离子电池老化行为的析锂检测

张剑波，苏来锁，李新宇，葛昊，张雅琨，李哲

2016, 22(6): 607-616. doi:10.13208/j.electrochem.160561

摘要 ( 1760 )

PDF (1919KB) ( 2364 )

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析锂会极大地影响锂离子电池的寿命和安全性，锂离子电池的析锂检测十分必要. 本文根据锂离子电池的两种主要老化机理—SEI(Solid Electrolyte Interface)膜生长和析锂对老化行为上的不同影响，基于多应力作用下的锂离子电池循环老化实验结果，提出了两种检测析锂的方法，分别为内阻-容量轨迹法和阿伦尼乌斯准则法. 两种方法的判定结果具有良好的一致性. 之后，利用微分电压法区分了电池容量损失的不同来源，并进行了电池负极片EDS（Energy Dispersive Spectrometer）能谱分析，对析锂检测方法进行了验证. 本文方法只需利用电池老化过程中可测的容量和内阻等电学量，判断方法简便，可实现非解体检测；同时，利用了单次循环的微量析锂在时间尺度上的累积，对析锂工况的辨识具有较高的敏感性. 本文方法对锂离子电池的寿命加速测试、延寿使用、安全管理等具有重要意义.

硫酸特布他林在聚铬黑T修饰电极上的电化学行为及其测定

郑艳洁，姚宏，翁少煌，彭花萍，龚仕文，黄莉，戴强，林新华

2016, 22(6): 617-623. doi:10.13208/j.electrochem.160107

摘要 ( 1352 )

PDF (796KB) ( 646 )

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采用电化学聚合法制备了聚铬黑T膜修饰电极，应用扫描电镜、交流阻抗法和循环伏安法对修饰电极进行表征，以循环伏安法研究硫酸特布他林在修饰电极上的电化学行为，并以差示脉冲伏安法对其含量进行测定.该方法对硫酸特布他林有明显的电催化作用，在pH 7.0磷酸盐缓冲液中，氧化峰电流与硫酸特布他林浓度在1.2x10^-7~2.0x10^-6 mol•L^-1范围内呈良好的线性关系，检测限为1.5x10^-8 mol•L^-1，回收率在97.9%～104.6%之间，RSD在2.8 % (C=8x10^-7 mol•L^-1，n=11).该方法简便灵敏，结果准确可靠，方法重复性好，可用于硫酸特布他林及其片剂的质量控制.

壳聚糖/硝酸铁凝胶制备铁氮掺杂多孔碳片作为高效氧还原电催化剂的研究

孟凡陆, 张新波, 鄢俊敏

2016, 22(6): 624-630. doi:10.13208/j.electrochem.151231

摘要 ( 1234 )

PDF (1073KB) ( 875 )

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以壳聚糖/硝酸铁凝胶为前躯体，实现了含氮高分子与金属盐的均匀混合，将凝胶冷冻干燥处理后，经过热处理和酸刻蚀得到了成分及微结构更加均匀的铁氮掺杂多孔碳片. 铁氮掺杂多孔碳片与商业铂碳相比，具有更高的起始电位，半波电位和优秀的循环性能，在碱性燃料电池的测试中实现了更高的功率密度. 铁氮掺杂多孔碳片出色的氧还原电催化性能归因于铁在壳聚糖中的原子级分散所导致的均匀分布的铁氮碳催化活性位，大的比表面积和均匀的孔道分布.

超薄Co₃O₄纳米片薄膜制备及其电化学传感器性能

王慧娟

2016, 22(6): 631-635. doi:10.13208/j.electrochem.160124

摘要 ( 657 )

PDF (640KB) ( 660 )

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本文以电沉积的金属钴薄膜作为原材料，通过简单的氧化技术获得了薄膜前驱体材料，并进一步在350 ^oC热处理条件下获得了超薄Co₃O₄纳米片薄膜材料. 通过扫描电镜（SEM），X-射线衍射（XRD），透射电镜（TEM）等手段对材料的物理结构进行了深入分析，并通过循环伏安法（CV）表征了该薄膜材料的电化学活性. 作为电化学传感器件的活性材料，该薄膜材料对H₂O₂的检测表现出较宽的线性浓度检测范围（0 ~ 4 mmol•L^-1）和较高的电流响应(~ 1.15 mA•cm^-2)，在该领域具有较高的应用价值.

近期热点文章

庄林

2016, 22(6): 636-637. doi:10.13208/j.electrochem.160570

摘要 ( 515 )

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Origin of Stabilization and Destabilization in Solid-State Redox Reaction of Oxide Ions for Lithium-Ion Batteries N. Yabuuchi, M. Nakayama, M. Takeuchi, S. Komaba, Y. Hashimoto, T. Mukai, H. Shiiba, K. Sato, Y. Kobayashi, A. Nakao, M. Yonemura, K. Yamanaka, K. Mitsuhara, T. Ohta Nature Common. DOI:10.1038/ncomms13814 报道了一种可利用氧离子变价提高容量、且在锂嵌脱过程保持结构稳定的锂离子电池正极材料Li₃NbO₄-LiMeO₂(Me=Fe, Mn and V)，可逆容量达300 mAh·g^-1.

总目次

2016, 22(6): 638-645.

摘要 ( 439 )

PDF (497KB) ( 269 )

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作者索引

2016, 22(6): 646-649.

摘要 ( 471 )

PDF (271KB) ( 220 )

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当期目录