电化学（中英文）

第24卷第3期封面和目次

2018, 24(3): 0.

摘要 ( 382 )

PDF (24130KB) ( 1185 )

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水助催化氢分子在金纳米粒子上解离的理论研究

陈家丽，张霞光，吴德印，田中群

2018, 24(3): 199-206. doi:10.13208/j.electrochem.170918

摘要 ( 834 )

PDF (63161KB) ( 2040 )

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金纳米粒子（GNPs）对氢分子（H₂）的解离具有良好的催化活性. 本文研究了水分子对 GNPs 催化 H₂解离的影响. 对于H₂在中性和带正电的金簇（Au_n^δ，n=3~5；δ = 0，1）上的反应，考虑当水簇（(H₂O)_m，m = 1, 2, 3, 7）参与反应时 GNPs 催化H₂的解离过程的热力学和动力学. 研究结果表明，水对 H₂在GNPs上的解离有助催化的作用，且水簇大小不同，水助催化 H₂在金簇上解离的机理也有所不同，其由氢氢键的均裂解离转化为氧化解离. 对两种机理所得的产物，作者计算了它们的 Raman 和 IR 光谱.

Co₃(HCOO)₆@rGO 作为锂离子电池负极材料的研究

江恒, 范镜敏，郑明森，董全峰

2018, 24(3): 207-215. doi:10.13208/j.electrochem.170412

摘要 ( 1214 )

PDF (34422KB) ( 1342 )

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MOFs材料作为一类新型的锂离子电池电极材料而受到广泛关注和研究. 作者通过溶液扩散法将Co₃(HCOO)₆原位负载在 rGO（还原氧化石墨烯）上制备出Co₃(HCOO)₆@rGO复合材料. 将Co₃(HCOO)₆@rGO作为锂离子电池负极材料，以500 mA·g^-1的电流密度恒电流充放电循环 100 周后，仍然保持有 926 mAh·g^-1的比容量，亦表现出很好的倍率性能. 循环伏安和X-射线光电子能谱测试表明，Co₃(HCOO)₆@rGO材料上的Co²⁺和甲酸根在充放电过程中均发生可逆的电化学反应. 对比同样采用溶液扩散法合成的 Co₃(HCOO)₆的测试结果发现，rGO起到活化甲酸根的电化学反应的作用，同时也改善了Co₃(HCOO)₆的倍率性能. 将MOFs材料与rGO复合为优化 MOFs 材料的电池性能提供了一个新思路.

FEC 基电解液对高压正极材料 Li₂CoPO₄F 电化学性能的影响

王志刚，赵卫民，王红春，林敏，龚正良，杨勇

2018, 24(3): 216-226. doi:10.13208/j.electrochem.170509

摘要 ( 1398 )

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本文研究了以氟代碳酸乙烯酯FEC（fluoroethylene carbonate）为共溶剂的电解液对高压正极材料 Li₂CoPO₄F 电化学性能的影响，与碳酸酯基电解液1 mol·L^-1 LiPF₆EC/DMC=1:1（m:m）相比，1 mol·L^-1 LiPF₆FEC/DMC=1:1（m:m）可显著提高Li₂CoPO₄F的循环稳定性. 通过线性扫描伏安法（LSV）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）结合电化学阻抗（EIS）对 FEC 改善 Li₂CoPO₄F 材料循环稳定性的机理进行了探索，结果表明与传统碳酸酯基电解液相比，FEC 基电解液在高压下有着优异的抗氧化性，能够有效抑制电解液的氧化分解. 同时，FEC 基电解液中形成的表面膜具有更高的稳定性，能够抑制电极/电解液界面副反应的发生，提高循环过程中电极材料结构稳定性，从而有益于提高 Li₂CoPO₄F 材料的电化学性能.

质子交换膜燃料电池催化层化学稳定性研究

高燕燕，侯明，姜永燚，梁栋，艾军，郑利民

2018, 24(3): 227-234. doi:10.13208/j.electrochem.171101

摘要 ( 1360 )

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本文采用 Fenton 试剂离线加速衰减测试考察质子交换膜燃料电池（PEMFC）催化层的化学稳定性. 在经100 h Fenton 试剂处理后，氟离子流失测试和傅里叶红外光谱表征（ATR-FTIR）证明催化层中全氟磺酸离聚物（Nafion）发生了化学降解；通过透射电镜（TEM）观察到催化层中发生了明显的 Pt 颗粒团聚和炭载体腐蚀，与TEM表征相一致，循环伏安测试（CV）表明电化学活性面积（ECSA）降低了58%，并伴随着双电层区域的明显减少；FTIR测试进一步表征了炭载体的表面状态，并没有观察到明显的含氧官能团的产生，减少的炭载体可能以CO₂的形式释放出去. 全电池测试表明，自由基攻击对催化层组成和结构造成了明显损坏，显著增加了催化层中的质子传导阻力和局部气体传输阻力，导致全电池性能大幅降低.

Fe-N-C 类催化剂在碱性燃料电池中的研究进展

邓昕, 陈亨权, 胡野, 和庆钢

2018, 24(3): 235-245. doi:10.13208/j.electrochem.171213

摘要 ( 1624 )

PDF (34130KB) ( 1604 )

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随着阴离子交换膜的出现、发展和应用，碱性燃料电池的优势日趋明显，针对碱性燃料电池的研究也更广泛而深刻. 在碱性燃料电池中，除了其固有的对催化剂的高包容性和动力学优越性，阴离子交换膜让阴离子定向迁移，从而实现了很好的水相管理，降低了电池中“水涝”的几率，也提供了更广阔的燃料选择空间. 氧还原反应是碱性燃料电池中的重要部分，且其反应动力学相较于氢氧化反应缓慢. 因此，选择并研制合适的阴极氧还原反应催化剂，是提高碱性燃料电池性能和促进燃料电池规模化使用的关键. Fe-N-C类催化剂因其在碱性条件下接近甚至优于 Pt 基催化剂的性能，被视为最有潜力替代 Pt 的非贵金属催化剂. 本文从近 5 年来 Fe-N-C 类催化剂的合成方法、催化活性位点和氧还原反应机理以及在燃料电池中的应用三方面进行了综述.

脉冲电沉积抑制锂枝晶生成的研究

郭文君，李紫琼，柯若昊，钮东方，徐衡，张新胜

2018, 24(3): 246-252. doi:10.13208/j.electrochem.170503

摘要 ( 1219 )

PDF (52077KB) ( 761 )

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采用脉冲充电方法替代传统充电方法，研究了在有机电解液 0.5 mol·L^-1 LiBr/PC (碳酸丙烯酯)中，在铜电极上沉积锂的表面变化. 扫描电镜观测结果显示，在传统直流充电时电极表面明显地出现了枝晶，而使用脉冲充电时能够抑制枝晶的生长. 交流阻抗测试结果显示,在占空比为 0.5 时，沉积锂表面固体电解质界面(solid electrolyte interphase，SEI)膜电阻最大，沉积锂表面枝晶较少；单次脉冲电沉积时间过长，会使沉积锂表面 SEI 膜电阻减小，沉积锂表面枝晶增加；电流密度大于等于 2 mA·cm^-2时，脉冲电沉积可有效抑制枝晶生长.

碳包覆硅/石墨复合材料的制备及其电化学性能研究

高天一，龚正良

2018, 24(3): 253-261. doi:10.13208/j.electrochem.170728

摘要 ( 1032 )

PDF (108592KB) ( 696 )

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本文以工业硅粉（600目）为原料，通过高能球磨和热解包碳方法制备了碳包覆纳米硅，在此基础上采用简单的机械球磨方法制备了碳包覆/石墨复合材料，并系统研究了碳包覆量及硅/石墨比例对碳包覆硅/石墨复合材料电化学性能的影响. 与商业纳米硅粉/石墨复合材料相比，工业硅粉/石墨复合材料的循环性能及倍率性能均得到改善. 通过高能球磨和热处理法得到的碳包覆材料为无定形碳和晶态硅材料的复合，所获碳包覆硅材料一次颗粒的粒径在100 ~ 200 nm左右. 碳包覆量对材料的电化学性能有着重要影响，Si/C-2-1复合材料表现出高的可逆比容量、良好的倍率性能和循环稳定性，在0.1C倍率下，可逆比容量高达492.6 mAh·g^-1，循环100周后容量保持率达 85.8%，1C 电流密度下放电比容量达369.7 mAh·g^-1，为 0.1C 的73.9%. 提高碳包覆硅/石墨复合材料中硅含量的比例可以提升其比容量，当硅含量达到20%时，Si/C-2-3复合材料在0.1C倍率下可逆比容量达到600.4 mAh·g^-1，但材料循环性能有所下降，说明石墨在稳定硅/碳复合材料循环性能方面发挥着非常重要的作用.

可见光诱导提升Pt/g-C₃N₄纳米片甲酸氧化性能的研究

孙雍荣，杜春雨，韩国康，王雅静，高云智，尹鸽平

2018, 24(3): 262-269. doi:10.13208/j.electrochem.170627

摘要 ( 878 )

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以半导体材料类石墨氮化碳纳米片(g-C₃N₄纳米片)为载体，通过微波-多元醇法构筑了Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂. 通过TEM、XRD、XPS、紫外-可见吸收光谱等方法对Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂的粒径尺寸、组成、结构、光学等性质进行分析. 通过对比可见光照和暗室条件下的甲酸电氧化活性，Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂在可见光照射下展现出良好的催化性能. 该性能的提高一方面可能是由于g-C₃N₄纳米片在可见光照射下加速了电子从Pt转移给g-C₃N₄纳米片，Pt处于“电子匮乏”状态，可削弱CO与Pt之间的化学键能，减弱CO在Pt表面的吸附能力，促进了CO的氧化，提高了催化剂抗中毒能力；另一方面，g-C₃N₄纳米片在光照条件下分离出的空穴可有效氧化甲酸分子，提高甲酸氧化活性. 因此，可见光条件下可有效提高Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂甲酸催化氧化活性，这为直接甲酸燃料电池的发展提供了新思路.

铅修饰的纳米多孔铂催化剂对甲酸氧化的电活性

张媛媛，易清风，左葛琨琨，邹涛，刘小平，周秀林

2018, 24(3): 270-278. doi:10.13208/j.electrochem.170707

摘要 ( 1158 )

PDF (123933KB) ( 701 )

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用合适金属修饰的铂催化剂能够显著增强其对甲酸氧化的电活性. 本文以水热法制备了钛负载的纳米多孔铂电极（nanoPt/Ti），然后采用循环伏安法，通过扫描不同的周数（n），用适量的铅对nanoPt/Ti电极进行修饰，得到一种新型的铅修饰的纳米多孔铂电极（nanoPb_(n)-Pt/Ti）. 采用循环伏安（CV）、计时电流和计时电位法研究其对对甲酸氧化的电活性. CV结果显示nanoPt/Ti和nanoPb_(n)-Pt/Ti电极对甲酸氧化表现出较高的催化活性，并且nanoPb₍₂₀₎-Pt/Ti电极对甲酸氧化的起始电位为-0.06 V，相比nanoPt/Ti电极的起始电位（0.06 V），明显有所负移. 此外，nanoPb₍₂₀₎-Pt/Ti电极的第一个氧化峰电流密度为12.7 mA·cm^-2，远远大于nanoPt电极（4.4 mA·cm^-2）；计时电流显示在电位为0.1 V时，在0.5 mol·L^-1 H₂SO₄ + 1 mol·L^-1 HCOOH溶液中，nanoPb₍₂₀₎-Pt/Ti电极达到稳定时的电流为8.09 mA·cm^-2，是nanoPt电极的60倍，表明铅修饰的nanoPt/Ti对甲酸氧化的电活性急剧增加；在1.5 mA、2 mA、2.2 mA和2.5 mA下的计时电位结果表明，nanoPb₍₂₀₎-Pt/Ti电极上甲酸氧化过程表现出显著的电化学振荡，且和nanoPt/Ti电极相比，振荡现象能持续更长的时间，说明nanoPb₍₂₀₎-Pt/Ti电极具有更强的表面抗毒化能力.

基于碳复合Fe₃O₄纳米粒子的过氧化氢电化学传感器研究

张思宇，王会娟，李书芳，屈建莹

2018, 24(3): 279-284. doi:10.13208/j.electrochem.170506

摘要 ( 1271 )

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本文以碳纳米粒子复合Fe₃O₄磁性纳米粒子构建新型过氧化氢电化学传感器，该传感器对过氧化氢有良好的电催化性能，过氧化氢浓度在1.00×10^-6 ~ 1.00×10^-3 mol·L^-1范围内与其氧化峰电流之间呈良好线性关系(R = 0.9980)，检出限为6.60×10^-7 mol·L^-1. 该传感器具有良好的抗干扰能力、较高的重现性和稳定性.

金属线电极分形生长的模拟

丁莉峰，毛沛元，程军，牛宇岚，文宇浩，程玮

2018, 24(3): 285-291. doi:10.13208/j.electrochem.170711

摘要 ( 736 )

PDF (69629KB) ( 603 )

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电沉积金属过程中，阴极沉积的金属边缘会出现包括枝晶生长在内的许多复杂形态，这会严重影响电沉积产品的质量和加工过程中的电流效率. 对枝晶分形生长的过程以及形貌进行研究，可以实现对沉淀物的可控生长. 本研究使用Python和Matlab软件相互结合，基于扩散限制凝聚（DLA）模型，建立平行线电极电沉积的模型. 通过分析不同粒子数、沉积概率、电极间距、运动步长、定向漂移条件下的分形生长的变化规律，以及模拟参数与实际电沉积因素对分形生长影响的内在联系，发现只要合理控制模拟的粒子数、沉积概率、线电极间距、运动步长、定向漂移概率参数即可与实际电化学体系的浓度和沉积时间、还原概率、两极间距、温度和电压、电极的相对位置和形状一一对应，从而模拟得到跟实际电沉积接近的分形图，最终可实现对分形生长的可控操作，对分形生长在工业电沉积等方面应用有很大的意义.

Ag-TiO₂-MnO₂复合材料的制备与电化学性能研究

张伶潇，赵惠慧，张丽娟，付予

2018, 24(3): 292-299. doi:10.13208/j.electrochem.171130

摘要 ( 956 )

PDF (44030KB) ( 829 )

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采用高温固相法制备了Ag-TiO₂共修饰的二氧化锰锂电池阴极材料，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、能量散射X射线能谱（EDS）、循环伏安测试（CV）、恒流放电测试、交流阻抗测试（EIS）等分别检测了所制备样品的物理-化学特性及相应的电化学性能特征.结果表明：空白二氧化锰与修饰后二氧化锰均为β 晶型，相比于未修饰样品，Ag-TiO₂-MnO₂样品的形貌得到了明显的改变.修饰后样品大倍率的放电比容量显著提升，1C 下的容量由 75mAh·g^-1增加到 115mAh·g^-1，Ag-TiO₂-MnO₂样品 Mn-O 键能的增强对于抑制放电过程中体积膨胀也有一定作用，可以使二氧化锰材料保持较好的结构稳定性.

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詹东平

2018, 24(3): 300-301.

摘要 ( 499 )

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