电化学（中英文）

第24卷第5期封面和目次

2018, 24(5): 0.

摘要 ( 464 )

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电化学获奖人优秀论文专辑序言

孙世刚

2018, 24(5): 407-408. doi:10.13208/j.electrochem.180140

摘要 ( 715 )

PDF (140KB) ( 1706 )

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       2018年是电化学专业委员会成立30周年. 30年来，中国的电化学事业取得了巨大发展，国际学术交流越来越频繁，研究水平业已跻身国际前列，在全球电化学学术领域占有重要一席之地. 在我国广大电化学工作者和国际同行的支持下，中国电化学科学的专业学术期刊——《电化学》也正在茁壮成长，成为我国科学研究的重要核心刊物. 　　
       2017年在上海成功召开了两年一度的全国性学术会议——第19届全国电化学大会，围绕电化学科学和技术发展中的基础、应用和前沿问题，全面展示了中国电化学领域所取得的最新研究进展和成果，深入探讨了电化学领域所面临的机遇、挑战和未来发展方向，加强了科研合作和技术转化，必将进一步推动中国电化学学科的发展和进步. 　　
       大会还颁发了系列重要奖项，其中中国电化学成就奖授予中国科学院长春应用化学研究所汪尔康院士，中国电化学贡献奖授予厦门大学杨勇教授和中国科学院大连化学物理研究所张华民教授、中国电化学青年奖授予复旦大学王永刚教授、苏州大学黄小青教授、中国科学院化学所胡劲松研究员和北京大学郭少军教授. 　　为了鼓励和支持中国学者——尤其是中青年学者——在《电化学》上发表高质量论文，办好我们中国人自己的电化学学术期刊，2015年《电化学》期刊名誉主编田昭武院士提议并设立《电化学》期刊优秀论文奖. 本届《电化学》期刊优秀论文奖授予重庆大学魏子栋教授、厦门大学毛秉伟教授、武汉大学庄林教授、辽宁科技大学陈星星教授和华北电力大学谭占鳌教授. 　　
       为促进学术交流、提高办刊质量，《电化学》编辑部特邀此次大会上获奖的八位学者，撰写论文报道其最新进展研究. 本专辑基本反映了我国电化学学科在能源、环境和材料方面具有代表性的研究进展. 希望借助专辑的出版，能使广大读者了解我国电化学领域的研究现状、发展趋势和存在的问题及挑战，进一步提高《电化学》的学术影响力，推动我国电化学科学的发展. 　　
       在此，对本专辑的所有作者、审稿人及编辑部工作人员的辛勤劳动表示衷心的感谢！衷心感谢广大电化学工作者对《电化学》的支持！

高性能析氧电催化剂的设计策略

唐堂，江文杰，牛帅，胡劲松

2018, 24(5): 409-426. doi:10.13208/j.electrochem.180146

摘要 ( 2038 )

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电催化水分解反应是可以实现规模化制取氢气的一种重要绿色无污染的手段，但是其效率极大地受制于阳极析氧反应. 因此，发展廉价、高效的析氧反应催化剂是当下的研究热点. 通过分析决定析氧反应催化活性的因素，本综述总结了低成本、高效、稳定的析氧电催化剂的一些通用设计与制备策略，包括：1）通过电子结构调控、结晶度调控、相调控、缺陷位调控以及自旋态调控提升单个催化活性位点的本征催化活性；2）设计与构筑先进电极结构，以实现活性位点数量最大化，获得大电流下稳定的电极材料. 进而，选取了一些具有代表性的高效析氧催化剂作为例子来阐述这些策略的实用性. 最后，对高效、可在大电流密度下稳定工作的析氧催化剂的理性设计、可控制备和发展方向提出了展望，以期为新型高性能析氧催化剂的设计提供指导.

过渡金属氧化物氧还原催化剂的研究进展

王尧，魏子栋

2018, 24(5): 427-443. doi:10.13208/j.electrochem.180147

摘要 ( 2134 )

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过渡金属氧化物（TMOs）是阴离子交换膜燃料电池最有前途的氧还原催化剂之一. 目前，TMOs的氧还原活性同铂基催化剂相比仍然有一定的差距，研究如何合成具有高催化活性的TMOs催化剂非常重要. 导电性和本征活性一直被认为是开发高性能TMOs催化剂的两个关键因素，本文着重总结与评述了近年来有关TMOs氧还原催化剂在导电性和本征活性方面的研究进展，尝试提出了未来提高TMOs氧还原催化活性的努力方向.

电池电极反应的新应用：分步法电解制氢气

马元元，郭昭薇，王永刚，夏永姚

2018, 24(5): 444-454. doi:10.13208/j.electrochem.180143

摘要 ( 1562 )

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可再生能源与电解水制氢技术的结合是实现可持续制氢的最佳途径. 然而，传统电解水技术中解决氢-氧同时、同步、同地产生的问题必须依赖于膜分离技术，大幅限制了氢-氧分离和氢气异地运输的灵活性，并阻碍了可再生能源(如风能、太阳能)与电解水技术的直接结合. 针对上述问题，作者课题组在近期提出了基于电池电极反应的分步法电解水制氢技术，即通过电池电极的可逆电化学反应将现有电解水过程拆分为制氢和制氧分立步骤，实现在无膜条件下氢气和氧气的分时、分地交替制备，提升了电解水制氢的灵活性，促进了可再生能源向氢能的直接转化. 本文将介绍这一新技术的研究进展，并分析这一技术的优点和面临的挑战.

非贵金属电催化析氧催化剂的最新进展

赵丹丹，张楠，卜令正，邵琪，黄小青

2018, 24(5): 455-465. doi:10.13208/j.electrochem.180144

摘要 ( 1502 )

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氢气具有环境友好、含量丰富、高能量密度等特点，是一种可以替代化石能源的绿色环保可再生能源. 电解水是制备氢气最有效途径之一. 但在电解水过程中，动力学过程非常缓慢，过电位较大的阳极析氧半反应严重限制了阴极析氢反应效率. 因此，研究高效、稳定和低成本的催化剂来降低析氧反应的过电位，从而提高析氢反应效率受到了广泛关注. 基于非贵金属催化剂本身特性及其在高浓度OH-条件下具有较高OER催化活性等原因，本文首先简要介绍碱性条件下析氧反应机理及其性能的评价方法，然后重点讨论非贵金属电催化析氧催化剂的最新研究进展. 最后对如何深入研究催化机理、设计高效、双功能及新型非贵金属电催化析氧催化剂进行了展望.

有机氧化还原液流电池的研究进展

夏力行，刘昊，刘琳，谭占鳌

2018, 24(5): 466-487. doi:10.13208/j.electrochem.180142

摘要 ( 1616 )

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氧化还原液流电池（简称液流电池）是一种正在积极研制开发的新型大容量电化学储能装置，其活性物质是流动的电解质溶液，最显著的特点是规模化蓄电. 在广泛利用可再生能源的呼声高涨形势下，可以预见液流电池将迎来一个快速发展的时期. 氧化还原活性物质是液流电池能源转化的载体，也是液流电池中最核心的部分.传统液流电池利用无机材料作为活性物质，然而，无机材料成本高、毒性、资源有限、形成枝晶和电化学活性低等缺点限制了液流电池的大规模应用. 有机活性物质由于具有成本低、“绿色”、资源丰富、分子能级易于调节和电化学反应快等优点，引起了国内外的广泛关注. 近年来，有机液流电池的性能得到快速提升，一系列有机活性物质相继被开发出来. 本文梳理了近年来有机液流电池的研究进展. 首先简要介绍了液流电池的应用领域和技术特点；然后根据电解液种类的不同，详细讨论了有机活性物质在水系和非水系液流电池的应用情况；最后展望了有机液流电池走向实际应用所面临的挑战和潜在研究方向.

锂离子电池低温性能改善研究进展

顾月茹，赵卫民，苏长虎，罗传军，张忠如，薛旭金，杨勇

2018, 24(5): 488-496. doi:10.13208/j.electrochem.180145

摘要 ( 1847 )

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锂离子电池因其能量密度高，循环寿命长等优点已成为新型动力电池领域的研究热点，但其温度特性尤其是低温性能较差制约着锂离子电池的进一步使用. 本文综述了锂离子电池低温性能的研究进展，系统地分析了锂离子电池低温性能的主要限制因素. 从正极、电解液、负极三个方面讨论了近年来研究者们提高电池低温性能的改性方法. 并对提高锂离子电池低温性能的发展方向进行了展望.

纳米尺度扫描电化学显微镜的探针制备及在电催化氧和氢反应研究中的应用

陈星星

2018, 24(5): 497-510. doi:10.13208/j.electrochem.180141

摘要 ( 1118 )

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扫描电化学显微镜是一种在检测样品表面物理形貌的同时能提供丰富的电化学信息的扫描探针技术，由于超微电极的引入，它可以高时空分辨率地探究各类样品的物理形貌和电化学性能之间的构效关系. 随着现代纳米科技的不断发展，扫描探针的尺寸也逐渐从亚微米发展到纳米级别. 与此同时，高效优选各类氧反应和氢反应电催化材料，明晰其电化学反应过程和性能是二十一世纪绿色新能源转换存储系统（如可再生燃料电池、金属空气电池等）的重要研究方向. 本文首先概括了可应用于扫描电化学显微镜的纳米级扫描探针的制备及发展，之后着重介绍了近四年纳米尺度扫描电化学显微镜在电催化氧反应和氢反应研究中的一些最新研究进展. 最后以点窥面，对未来纳米尺度扫描电化学显微镜的未来发展趋势作了展望.

Au(111)/咪唑基离子液体界面结构研究：阳离子侧链长度的影响

陈莉, 刘帅, 李棉刚, 苏建加, 颜佳伟, 毛秉伟

2018, 24(5): 511-516. doi:10.13208/j.electrochem.180148

摘要 ( 943 )

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本文结合电化学方法与原子力显微镜力曲线技术，研究了两种烷基侧链长度不同的离子液体BMITFSA和OMITFSA在Au(111)电极表面附近的层状结构的数目和耐受力对电位的依赖性，探究了烷基侧链长度变化对界面层状结构的影响. 研究表明，不同烷基侧链长度的离子液体体系力-电位曲线形状基本相似. 在零电荷电位（the potential of zero charge，PZC）附近时，力值最小，因为此时电极表面荷电量较小，层状结构不稳定；电位偏离PZC的过程中，第一层层状结构力值呈现先增大后减小的趋势. 受到烷基侧链所处的不同位置影响，在PZC电位以负，短侧链离子液体的层状结构稳定性较好，而PZC电位以正，长侧链离子液体的稳定性较好.

电化学电容器连续模型的建立与研究进展

鲁浩天，周静红，叶光华，周兴贵

2018, 24(5): 517-528. doi:10.13208/j.electrochem.180409

摘要 ( 936 )

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电化学电容器（超级电容器）是一种兼具高能量密度和高功率密度的新型储能元件，它既具有传统电容器大电流快速充放电的特性，又具有蓄电池高储能密度的特性. 近几年，电化学电容器储能机理的研究和纳米结构电极复合材料的合成不断取得新突破，超级电容器的电化学性能得到了显著的提高. 为了更好地解析电化学电容器的工作特性，建立描述电容器内部浓度分布和电场的物理模型是一项非常重要的研究方法. 本文首先介绍电化学电容器理论基础，并论述近几年电化学电容器连续模型研究进展，最后阐述连续模型进一步发展的前景和挑战.

含硫添加剂对石墨负极低温性能的研究

吴则利，郑烨珍，张忠如，杨勇

2018, 24(5): 529-537. doi:10.13208/j.electrochem.180322

摘要 ( 1020 )

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锂离子电池的低温性能主要取决于石墨负极，通过添加剂来改善负极的低温性能是研究的焦点之一. 本文比较了3种具有不同含硫官能团的添加剂DTD(ethylene sulfate)、1,3-PS(1,3-propane sultone)和ES(ethylene sulfite)对传统商业化材料人造石墨负极低温性能的影响. DFT（密度泛函理论）计算、扫描伏安法（CV）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学测试结果表明，3种含硫添加剂均可在人造石墨负极表面参与成膜，并对其低温性能产生比较大的影响. 其中，DTD对石墨负极低温性能改善最为明显，1,3-PS对石墨负极的低温性能造成不利影响，而ES则没有明显作用. 电化学交流阻抗（EIS）和X射线光电子能谱（XPS）表明，这3种添加剂的不同作用主要在于其所形成的电极界面膜在电化学阻抗方面存在着明显的差异.

1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐与乙酸钠混合电解液中三价铬电镀的研究

刘德英，罗维，张文娟，胡硕真，徐衡，张新胜

2018, 24(5): 538-545. doi:10.13208/j.electrochem.180326

摘要 ( 1000 )

PDF (41958KB) ( 1160 )

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本文研究了Cr³⁺在1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐（[BMIM]HSO₄）电解液中的电沉积反应以及添加剂NaOAc对电镀铬的影响. 含Cr³⁺电解液的循环伏安结果表明，Cr(III)还原为Cr(II)的峰电位是-1.5 V (vs. Pt)，峰电位和峰电流均满足Rendle-Sevcik扩散方程，由该方程计算得到Cr³⁺的扩散系数为1.6 × 10^-8 cm²·s^-1. 铬镀层的X射线衍射和扫描电子显微镜表征结果表明镀层由纳米球状的单质铬颗粒聚集而成，其平均粒径为0.87 μm. 在电解液中添加NaOAc后，Cr³⁺的还原峰电位正移了约0.25 V. 同时EDS结果表明，在NaOAc的作用下镀层中Cr/O摩尔比由4.48增加至6.28，这说明OAc^-有利于单质铬的电沉积. 当电解液中NaOAc-[BMIM]HSO₄-CrCl₃-H₂O的摩尔比为0.075:1:0.5:6时，所得的镀层最厚(63 μm)与电流效率最高(33.5%).

共晶基离子液体的钴电化学沉积

M. Rostom Ali, S Sankar Saha, Md Ziaur Rahman

2018, 24(5): 546-554. doi:10.13208/j.electrochem.161123

摘要 ( 1152 )

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通过恒电流和恒电位方法，研究了不同温度下脲-氯化胆硷（氯仿）基或乙二醇-氯化胆硷（氯仿）基离子液体中氯化钴溶液在铜和钢阴极上的钴电化学沉积行为. 采用扫描电子显微镜和X射线衍射技术，考察了不同试验条件对钴电沉积行为及钴沉积层形貌的影响. 结果表明，当沉积电位达到-0.8 V和沉积电流密度达到-6.0 A·m^-2时，温度范围从30 °C到90 °C，添加0.05 mol·L^-1的五氧化二磷，可以从脲基和乙二醇基离子液体中沉积得到光滑、发亮和良好结合力的金属光泽钴层. 电化学沉积钴的阴极电流效率达到98%.

Keggin 型磷钨酸盐修饰碳糊电极传感多巴胺的研究

董鹏飞，李娜，赵海燕，崔敏，张聪，任聚杰，藉雪平

2018, 24(5): 555-562. doi:10.13208/j.electrochem.180405

摘要 ( 958 )

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多金属氧酸盐作为一类阴离子簇合物，由于其结构的多样性和尺寸大小的可调变性，在电化学、催化和药学等领域引起了人们的广泛关注.本文制备了多酸Co(C₁₅N₆H₁₂)₂[PW₁₂O₃₈]·5H₂O（Co[PW₁₂O₃₈]）修饰碳糊电极并通过电化学阻抗谱、循环伏安法以及差分脉冲伏安法对多巴胺的传感性能进行了研究.对其制备条件和检测条件分别进行了优化.在优化条件下，制备的传感器对多巴胺具有良好的选择性和灵敏度的检测能力.多巴胺的线性响应范围为8.0x10^-6mol·L^-1至3x10^-5mol·L^-1，灵敏度为0.039 μA·(μmol·L^-1)^-1，检出限（S/N=3）为5.4 x10^-6mol·L^-1. 制备的多酸修饰碳糊电极用于检测多巴胺表现出良好的稳定性和重现性，并且对抗坏血酸、尿酸等常见的干扰物质，具有良好的抗干扰性. 多酸修饰的碳糊电极制备过程简单方便，成本低,传感性能良好，对应用于电化学传感器检测多巴胺具备潜在的应用前景.

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