电化学（中英文）

第25卷第6期封面和目次

2019, 25(6): 0.

摘要 ( 622 )

PDF (34291KB) ( 321 )

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利用升华物质2,4,6-三异丙基-1,3,5-三氧杂环己烷作模板剂制备聚苯胺包覆的中空硫电极材料

李张峰, 王晓锐, 田文生, 杨津泽, 张平, 马丽萍, 陈阳, 崔晓莉, 江志裕

2019, 25(6): 645-650. doi:10.13208/j.electrochem.180530

摘要 ( 1048 )

PDF (662KB) ( 1955 )

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本文首次提出采用升华物质为模板，制备聚苯胺包覆的中空硫电极材料. 首先通过Na₂S₂O₃和稀HCl反应，在具有升华特性的ADD(2,4,6-三异丙基-1,3,5-三氧杂环己烷)微粒表面沉积一层S，然后在S的表面再沉积聚苯胺包覆层. 在经60 ^oC干燥12小时后，其中的ADD自然挥发，得到聚苯胺壳体包覆的中空硫复合物. SEM、TEM和TG分析表明，制得的聚苯胺包覆中空硫的粒径约为2 μm，硫含量为61.1%. 在500 mA·g^-1充放电电流下，首次放电比容量为776.2 mAh·g^-1，库仑效率为95.9%. 100次充放电循环后，放电比容量为524.7 mAh·g^-1. 由于聚苯胺包覆物的聚苯胺膜具有抑制聚硫锂向外的扩散作用，以及包覆物中的空间对放电时S的膨胀具有缓冲作用，聚苯胺包覆中空硫粉末的放电比容量和充放电稳定性均明显高于未包覆聚苯胺的中空硫和化学制备的硫. 这种制备导电聚合物包覆中空硫的新方法具有操作简单、成本低廉的优点，有进一步发展的前景.

金电极上偶氮腺嘌呤的电化学行为研究

李明雪, 史杭, 刘佳, 张檬, 周剑章, 吴德印, 田中群

2019, 25(6): 651-659. doi:10.13208/j.electrochem.180401

摘要 ( 851 )

PDF (891KB) ( 709 )

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本文研究了光滑金电极上偶氮腺嘌呤的电化学特性，并确定了相关动力学参数. 在含偶氮腺嘌呤的0.2 mol·L^-1的磷酸盐缓冲液(PBS，pH = 4.0 ~ 10.0）中，发现其循环伏安图上出现一对氧化还原峰. 基于对扫速和伏安峰值电位的分析，结果表明这是一个由吸附控制的可逆偶氮腺嘌呤氧化还原电化学过程. 当pH值从低到高改变时，氧化还原峰值向负电位移动，证实H⁺参与了该反应. 通过进一步实验数据分析和电极表面吸附量计算，发现该反应为分步进行的两电子两质子反应. 最后，通过快速循环伏安扫描方法确定了电化学过程的表观传递系数α和表观速率常数ks.

锂离子电池高镍正极材料掺铝的作用及掺铝方法的研究

王丹凤, 李益孝, 王伟立, 杨勇

2019, 25(6): 660-668. doi:10.13208/j.electrochem.180328

摘要 ( 1656 )

PDF (1221KB) ( 1693 )

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为了探究铝对高镍层状氧化物在结构、形貌及性能方面的影响，本文采用两种不同的方式掺铝以制备NCA正极材料（LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂）：一是固相法即将共沉淀合成的NC前驱体（Ni_0.84Co_0.16(OH)₂）在混锂烧结过程混入铝源（纳米Al₂O₃或Al(NO₃)₃）；二是共沉淀法即直接在合成前驱体过程中混入铝源（Al₂(SO₄)₃或NaAlO₂）即合成NCA前驱体（Ni_0.8Co_0.15Al_0.05(OH)_2.05）后再混锂烧结. 结果表明，掺铝能够降低阳离子混排程度、维持层状结构的稳定性，改善材料在充放电循环过程的放电电压及中值电压大幅下降的情况，提高其循环性能. 其中以NaAlO₂为铝源合成NCA前驱体所制备的NCA材料性能最优：在3.0 ~ 4.3 V充放电区间，0.1C倍率下首圈放电比容量达198 mAh·g^-1，首次库仑效率可达94.6%，1C倍率下循环200圈后容量保持率达70%.

活性炭纤维电吸附重金属及磺胺甲恶唑性能研究

赵文君, 贾秉鑫, 张亚南, 关久念, 曲蛟, 路莹

2019, 25(6): 669-681. doi:10.13208/j.electrochem.180823

摘要 ( 1248 )

PDF (1449KB) ( 925 )

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使用盐酸对吸附剂活性炭纤维（activated carbon fiber，ACF）进行改性，通过SEM、BET和FTIR对改性前后的ACF形貌及结构进行系统表征发现，改性后ACF较改性前表面杂质减少且沟壑更加明显，比表面积提高22%，微孔体积增加5%，含氧官能团（C-O和C=O）明显增多. 以水中重金属离子（Zn(II)及Cr(VI)）和抗生素磺胺甲恶唑（Sulfamethoxazole，SMX）为目标污染物，研究改性后ACF对目标污染物的吸附（静吸附和电吸附）性能，考察了浓度、pH、外加电压对吸附的影响. 结果表明，ACF用量为5 g，电压为1.2 V，Zn(II)、Cr(VI)及SMX浓度均为10 mg·L^-1，Zn(II)溶液pH为5时，ACF吸附水中Zn(II)的最大吸附量为9.25 mg·g^-1，是静吸附条件的2.15倍；Cr(VI)溶液pH为4时，ACF吸附Cr(VI)的最大吸附量为8.86 mg·g^-1，是静吸附条件的1.96倍；SMX溶液pH为6时，ACF吸附SMX的最大吸附量为8.32 mg·g^-1，是静吸附条件的1.84倍. ACF吸附Zn(II)、Cr(VI)及SMX的动力学曲线均符合准二级动力学模型，吸附过程为化学吸附. Freundlich等温模型能更好地描述ACF对Zn(II)、Cr(VI)及SMX的吸附特性，其吸附形式为多分子层吸附. ACF通过电极反接方式进行循环再生，脱附速率快且脱附效果明显，经4次循环再生后，ACF对Zn(II)、Cr(VI)及SMX的去除率均在90%以上.

LaNiO₃/TiO₂纳米管阵列的电化学制备及其光催化性能

弓程, 张泽阳, 向思弯, 孙岚, 叶陈清, 林昌健

2019, 25(6): 682-689. doi:10.13208/j.electrochem.181213

摘要 ( 1109 )

PDF (947KB) ( 587 )

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利用脉冲电沉积与高温退火相结合的方法制备了镍酸镧(LaNiO₃)纳米颗粒负载的二氧化钛(TiO₂)纳米管阵列. 修饰于TiO₂纳米管阵列上的LaNiO₃纳米颗粒粒径小（< 10 nm）、分布均匀、负载量可控，一些LaNiO₃纳米颗粒沉积于TiO₂纳米管内. 紫外可见吸收光谱显示，LaNiO₃/TiO₂纳米管阵列的吸收带边较TiO₂纳米管阵列明显红移，可见光吸收明显增强. 可见光下光催化降解罗丹明B（RhB）的结果表明，脉冲循环沉积500次制得的LaNiO₃/TiO₂纳米管阵列的光催化活性最佳，其对RhB光催化降解速率是TiO₂纳米管阵列的3.5倍，并且表现出极好的光催化稳定性.

聚苯胺电致变色薄膜在不同颜色区间的电化学循环稳定性研究

徐坤, 周开岭, 汪浩, 刘晶冰, 严辉

2019, 25(6): 690-698. doi:10.13208/j.electrochem.180516

摘要 ( 1219 )

PDF (1006KB) ( 3072 )

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本文采用电位阶跃和循环伏安法结合紫外可见光光度法研究了聚苯胺薄膜的电致变色性质. 聚苯胺薄膜颜色多变，颜色在浅黄色到绿色再到蓝色之间变化，本文研究在不同的颜色变化区间内聚苯胺薄膜的电化学循环稳定性. 研究结果表明，薄膜在黄色到蓝色(0.4 V ~ 1.2 V)以及绿色到蓝色(0.8 V ~ 1.2 V)区间变化时，电致变色循环性能较差，而在黄色和绿色(0.4 V ~ 0.8 V)之间变化时循环稳定性能良好，着色时间为4.5 s，着色效率高达159.48 cm²·C^-1.

基于电化学方法测定饮用水源水中的痕量铜离子

彭劲骥, 郑红, 邹义松, 刘国坤, 袁东星

2019, 25(6): 699-707. doi:10.13208/j.electrochem.180418

摘要 ( 1339 )

PDF (495KB) ( 627 )

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本文建立了一种饮用水源水中痕量溶解态铜离子（Cu²⁺）的定性和定量电化学检测方法. 该方法首先通过电化学循环伏安法于玻碳电极表面制备粒径约为70 nm的金纳米粒子（Au NPs），然后采用方波阳极溶出伏安法进行待测水样中Cu²⁺的定性定量分析. 研究结果表明，对于标准溶液，方法的检出限为1.3 μg·L^-1，线性范围在2 ~ 50 μg·L^-1之间，常见重金属离子对其定性定量分析几无影响. 在此基础上，将该方法应用于福建省重要的饮用水源水——闽江中游水样中Cu²⁺的含量分析，所得测试结果与国家标准方法（石墨炉原子吸收光谱法）无显著性差异，标准偏差在20%以内. 本方法具有电极制备简单、测定成本低以及分析快速等优点，进一步优化电极制备方法以提高方法的重现性和定量准确度，将可望用于现场测定各种饮用水源水中的痕量溶解态Cu²⁺.

双极膜电渗析法处理工业高盐香料废水

章剑, 钮东方, 胡硕真, 张新胜

2019, 25(6): 708-719. doi:10.13208/j.electrochem.180404

摘要 ( 1122 )

PDF (1162KB) ( 1622 )

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采用双极膜电渗析法处理某企业的工业高盐香料废水，旨在将无机盐氯化钠从香料废水中脱除并转化为附加值更高、较高浓度的盐酸和氢氧化钠. 当一次性处理3 L废水时，保证了足够的处理时间，生成盐酸和氢氧化钠的浓度分别能达到1.93 mol·L^-1和1.70 mol·L^-1，脱盐率为99.4%，生成盐酸和氢氧化钠的电流效率分别为30.7%和36.0%，电耗为2.58 kW·h·kg^-1. 分别通过向盐室中补加废水原料和氯化钠固体的方式，均可抑制盐室中氯化钠浓度的减小，将生成的氢氧化钠浓度显著地提高，且后者提高的程度更为明显. 为提高酸、碱产品的纯度，分别考察了阳离子交换膜和阴离子交换膜对Cl^-和Na⁺的阻隔效果，阳离子交换膜对Cl-的阻隔效果有着JAM-II>N2030>TRJCM的顺序，阴离子交换膜JAM-II对Na⁺的阻隔效果高于TRJAM. JCM-II相比于N2030膜有着更低的膜电阻. 综合考虑使用JAM-II/BPM-I/JCM-II组合时效果最好，电耗最低.

基于AuNPs/PANI/TNTs纳米复合材料的电化学检测妥布霉素的适配体传感器

农永玲, 乔妮娜, 梁营

2019, 25(6): 720-730. doi:10.13208/j.electrochem.180612

摘要 ( 1240 )

PDF (658KB) ( 661 )

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本文提出了一种新型的检测妥布霉素的电化学适配体传感器，以差分脉冲伏安法（DPV）作为检测技术，亚甲基蓝作为电化学响应信号. 构建了以纳米复合材料金纳米粒子/聚苯胺/二氧化钛纳米管(AuNPs/PANI/TNTs)修饰玻碳电极的电极支架. 通过透射电子显微镜和X-射线光电子能谱对纳米复合材料进行详细的表征. 循环伏安图和电化学阻抗谱显示AuNPs/PANI/TNTs可以很好地增加电极的界面传导性能. DPV结果显示电流密度的响应和妥布霉素浓度之间存在一个很好的线性关系，并且得到一个宽广的检测范围为0.5 μmol·L^-1到70 μmol·L^-1. 本文提出的适配体基的传感器有很好的重复性和稳定性，作为一个潜在的手段可以应用在生物分析和医疗诊断中.

暂态电化学表面增强拉曼光谱研究对硝基苯硫酚分子的电化学还原过程

凌云, 汤儆, 刘国坤, 宗铖

2019, 25(6): 731-739. doi:10.13208/j.electrochem.190709

摘要 ( 1194 )

PDF (997KB) ( 1315 )

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对硝基苯硫酚是表面增强拉曼光谱研究中最常用的探针分子之一，对硝基苯硫酚在电极表面电化学还原反应的研究有助于对芳香族硝基化合物还原机理的认识. 本文应用暂态电化学-表面增强拉曼光谱技术，研究了对硝基苯硫酚在循环伏安和计时电流法过程中的表面增强拉曼光谱. 结果表明，实验实现了完全与电化学检测时间分辨率同步的表面增强拉曼光谱检测，以最快5毫秒的时间分辨率研究了对硝基苯硫酚分子在金电极表面的还原过程. 结果分析推测其此反应过程极快，在5毫秒的时间分辨率下仍难以捕获其中间物种. 本研究为人们更深层次研究和认识硝基苯类化合物电化学还原过程提供了参考和方向.

ZnCo₂O₄电极材料的形貌调控制备与超级电容特性的研究

周岳珅, 李梦, 吴双, 李照磊, 高延敏

2019, 25(6): 740-748. doi:10.13208/j.electrochem.180625

摘要 ( 715 )

PDF (1150KB) ( 995 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文采用水热反应和高温将ZnCo₂O₄纳米活性材料原位生长在泡沫镍上，并通过控制前驱体溶液中NH₄F的添加量，获得了ZnCo₂O₄四种不同的形貌. 以ZnCo₂O₄-2/NF为正极，AC/NF为负极，组装得到纽扣式非对称超级电容器ZnCo₂O₄-2/NF//AC/NF. 通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、透射电镜（TEM）等方法对四种形貌ZnCo₂O₄的组成和结构进行了分析. 在三电极体系下对不同形貌的ZnCo₂O₄电极进行循环伏安、恒流充放电以及电化学阻抗测试. 结果表明，当NH₄F的添加量为5 mmol时,所获得的薄纳米线团簇具有最高的面积比容量. 在电流密度为5 mA·cm^-2下，比容量为2.77 F·cm^-2. 基于正负两个电极的总面积，纽扣式非对称超级电容器的最大能量密度达到114.49 μWh·cm^-2，相应的功率密度达到4001.59 μW·cm^-2. 同时，功率密度达到24000 μW·cm^-2时，对应的能量密度为80 μWh·cm^-2.

硫在不同碳载体材料中的电化学性能研究

张波, 刘佳, 刘晓晨, 李德军

2019, 25(6): 749-756. doi:10.13208/j.electrochem.181117

摘要 ( 1178 )

PDF (1001KB) ( 554 )

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为了探索碳载体材料结构对于硫的电化学性能的影响，本文通过高温固相法将升华硫与石墨烯、导电炭黑、多孔碳等三种不同结构的碳载体材料复合，制备得到硫含量相近的三种硫碳复合材料. 通过电镜扫描、低温氮吸附、X射线衍射等方法，对所制备的硫碳复合材料的结构和硫的分布状态进行了表征和分析. 并进一步对三种复合材料进行了电化学性能测试，结果表明，硫负载到多孔碳中的电化学性能最好，其初始放电比容量达到了1623.2 mA·h·g^-1，循环100周之后，其放电比容量仍能保持在845 mA·h·g^-1. 这主要因为相比于石墨烯的层状结构和导电炭黑的链状结构，多孔碳材料中含有大量的微孔和介孔，负载硫后，与硫分子的接触面积大，活性物质的利用率高，从而提高了硫的电化学性能.

磁性印迹纳米粒子固定血红蛋白修饰磁性电极构建过氧化氢传感器

袁洋, 王佳新, 曹玉华

2019, 25(6): 757-763. doi:10.13208/j.electrochem.180704

摘要 ( 1216 )

PDF (892KB) ( 466 )

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采用表面印迹技术，以磁性二氧化硅纳米粒子（Fe₃O₄@SiO₂ NPs）作为载体、血红蛋白（Hb）为模板分子、正硅酸乙酯（TEOS）为印迹聚合物单体，制备了Hb印迹Fe₃O₄@SiO₂的磁性印迹纳米粒子（MMIPs NPs）. MMIPs NPs具有磁性内核和血红蛋白印迹壳层的核壳结构，可以富集并固定Hb. 使用壳聚糖将MMIPs NPs固定于磁性电极表面，构建血红蛋白类酶生物传感器，研究了Hb对过氧化氢（H₂O₂）的催化活性. MMIPS NPS相比于磁性非印迹纳米粒子（MNIPS NPS），催化电流增加了14.3%. 采用磁性电极，MMIPS NPS、Hb和O₂的顺磁性使得该类酶生物传感器对H₂O₂的催化电流增加了60.0%. 血红蛋白类酶生物传感器电流响应与H₂O₂浓度在25 ~ 200 μmol·L^-1间呈线性关系，检出限为3 μmol·L^-1（S/N=3），表明该类酶传感器对H₂O₂具有良好的催化性能.

离子液体辅助条件下由稻壳合成超级电容器用多孔炭

张韩方, 魏风, 孙健, 荆梦莹, 何孝军

2019, 25(6): 764-772. doi:10.13208/j.electrochem.180721

摘要 ( 1091 )

PDF (609KB) ( 736 )

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本文以稻壳为碳源，以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF₆)为模板和辅助活化剂制备了多孔炭材料（PCs）. 多孔炭的比表面积达1438 m²·g^-1，总孔容达0.75 cm³·g^-1. 以PCs为超级电容器电极材料，6 mol·L^-1的KOH溶液为电解液组装成扣式电池，在0.05 A·g^-1的电流密度下，比电容高达256 F·g^-1；当电流密度增大至10 A·g^-1，其比电容仍保持在211 F·g^-1，展现出好的倍率性能. 所得的多孔炭电极均表现出优异的循环稳定性. 这一工作以BMIMPF₆作为模板和辅助活化剂，为合成生物质基超级电容器用多孔炭提供了一种新方法.

废旧金属网阴极微生物电解池产氢性能及阳极微生物群落结构分析

代红艳, 杨慧敏, 刘宪, 宋秀丽, 梁镇海

2019, 25(6): 773-780. doi:10.13208/j.electrochem.181010

摘要 ( 886 )

PDF (912KB) ( 668 )

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为寻找质优价廉的析氢催化剂，本研究以废旧金属网为单室微生物电解池(MEC)阴极，在不同外加电压下考察其制氢性能. 同时利用16S rDNA扩增测序技术分析原接种污泥、MFC和MEC阳极微生物的菌落特点. 实验结果表明，随着外加电压的增大，MEC产生的最大电流密度和周期运行时间分别呈现增大和缩短的趋势. 外加0.7 V电压时，废旧金属网阴极MEC的氢气产率和电能回收率分别达到0.330±0.012 m³H₂·m^-3·d^-1和177.0±5.6%，远高于0.5 V时的数值，与0.9 V时相差不大. 废旧金属网阴极MEC的产氢能力可以和Pt/C阴极MEC相媲美，且具有良好的运行稳定性. 16S rDNA扩增测序结果显示培养环境对微生物的富集与淘汰有很大影响. 在外加电场环境中MEC阳极的优势菌落地杆菌属(Geobacter)得到很大程度富集，相对丰度高达79.4%以上.

ZIF-67衍生的Ag/Co@NC材料及其氧还原性能的研究

狄正玲, 朱靖, 戴磊, 孟伟, 李跃华, 何章兴, 王岭

2019, 25(6): 781-791. doi:10.13208/j.electrochem.180726

摘要 ( 1568 )

PDF (866KB) ( 759 )

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氮掺杂的多孔碳材料可作为氧还原反应的催化剂，本文借助ZIF-67富氮多孔的特殊结构，采用湿式逐步还原法将Ag嵌入ZIF-67孔腔内，然后在Ar中碳化成功地制备了Ag/Co双金属嵌入的氮掺杂的多孔碳复合材料（Ag/Co@NC）作为氧还原反应的催化剂. 为了证明Ag的突出作用，同时在Ar中碳化了ZIF-67制备了Co嵌入的氮掺杂的多孔碳材料（Co@NC）. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱以及比表面积分析对材料的显微形貌、物相组成、结构进行分析，采用循环伏安和线性扫描极化曲线对材料的氧还原催化活性和催化稳定性进行研究. 结果表明，Ag的嵌入未改变ZIF-67的晶体结构，但是大大提高了材料的氧还原催化活性. Ag/Co@NC材料的半波电位和起始电位均高于Co@NC材料，且其在1000次循环伏安测试前后的半波电位变化仅为30 mV，显示出很好的催化稳定性和甲醇耐受性，可作为燃料电池和金属-空气电池的阴极催化剂.

电沉积铋膜电极差示脉冲溶出伏安法测定盐酸左氧氟沙星

郭子英, 李作鹏, 李江, 赵建国, 冯锋

2019, 25(6): 792-801. doi:10.13208/j.electrochem.180924

摘要 ( 956 )

PDF (767KB) ( 521 )

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盐酸左氧氟沙星分子中含有弱酸性有机胺结构，可与Zn(SCN)₄^2-形成离子缔合物沉淀. 将沉淀分离溶解后，用差示脉冲溶出伏安法在原位形成铋膜电极上测定沉淀中锌(II)的含量，间接测定盐酸左氧氟沙星的含量，结果表明，采用铋膜电极伏安曲线峰形好、灵敏度高、峰电流值大，方法的线性回归方程为I = 1.1401c - 0.5309，相关系数R = 0.9979，线性范围为5.0 ~ 60 μg·mL^-1，检出限为3.18×10^-5 μg·mL^-1，回收率为95% ~ 101%，相对标准偏差RSD = 2.87%.

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詹东平

2019, 25(6): 802-803.

摘要 ( 386 )

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