LK2005A电化学工作站

电镀人造金刚石钻头是电镀金刚石工具中的一种，适用于钻进中硬至坚硬岩层、钢筋混凝土、建筑材料、耐火材料、陶瓷及其它硬脆非金属材料，现已被广泛应用于地质勘探、工程勘察、建筑材料加工、宝玉石加工、医疗保健、塑料模具制造等领域。该项制造技术起源于20世纪70年代初期，经过三十多年的发展，其制造水平有了很大的提高，但还存在许多问题，如金刚石钻头生产周期长、保径效果欠佳、适应范围窄等。特别是近年来，随着我国地质工作的大力推进与拓展，电镀金刚石钻头制造业的发展面临着巨大的机遇和挑战。因此，实现快速生产电镀金刚石钻头，并提高钻头的综合性能，以满足不断扩大的市场需求，是一件迫切而有意义的事情。基于电镀金刚石钻头现今的具体实况与存在问题，本论文借鉴超声波在电镀中的应用，开展了超声波在电镀镍基金刚石钻头中的应用研究。即在前人研究电镀金刚石钻头的基础上，将超声波引入电镀金刚石钻头制造过程中，解决当前电镀金刚石钻头中存在的问题， 实现电镀金刚石钻头的快速、优质生产。按照论文的主旨，采用电化学测试技术、一材料结构测试技术、材料机械性能测试技术，开展了超声波对镍电沉积机理、镀液性能、镀层微观结构、镀层机械性能等方面的影响研究。在超声波作用机理研究及超声波对镀液、镀层性能的影响研究的基础上，开展了超声波电镀金刚石钻头制造工艺的研究，最后进行超声波电镀钻头的室内外钻进试验。超声波对镍电沉积机理的影响研究，主要包括以下5个方面:(l)利用塔菲尔曲线，研究超声波对镍电沉积动力学过程的影响:(2)根据线性扫描曲线，分析超声波对镍电沉积阴极极化的影响;(3)利用电化学循环伏安技术，区分镍电沉积时阴极极化的类型;(4)采用单电位阶跃计时电流法，研究超声波对镍电结晶过程的影响;(5)利用线性扫描技术，研究超声波对镍电沉积过程中阴极析氢反应的影响。

在610 mol/L KOH溶液中,研究了锌电极中添加不同质量分数和不同粒径的ZnO对电极电化学性能的影响。结果表明,在较慢的扫描速度(1 mV/s)下,不同组成的锌电极循环伏安曲线峰形相差较大。对各电极循环伏安曲线峰电位及峰电流对比分析表明,添加质量分数为50%的纳米ZnO有效地改善了锌电极的 结构,改进了电极反应的传质和传荷条件,使电极中电活性粒子具有合理的分布,因而显示出了良好的电化学 性能,在25周和30周时放电容量仍有220 mA·h/g和198 mA·h/g。 关键词　纳米ZnO,锌电极,循环可逆性,放电容量 中图分类号:O646.2;TM912　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编 号:100020518(2005)0120099204

通过化学氧化工艺在MB8镁合金表面制备了化学转化膜,研究了氧化液种类、浓度对镁合金及表面转化膜的电化学腐蚀行为的影响,用扫描电镜观察了表面转化膜电化学腐蚀前后的微观形貌,用电化学分析系统测试了不同溶液中的塔菲尔极化曲线,并对MB8镁合金的氧化及电化学腐蚀行为进行了分析。结果表明,经1. 5 min处理可以得到防护性能较好的氧化膜层,在0.5mol/L硫酸、0.5mol/L氢氧化钠和3. 5%氯化钠溶液中,带氧化膜镁合金的耐蚀性都比镁合金基体的耐蚀性好。

应用电化学方法制备了Pt/PAn/GC 电极, 优化了苯胺在玻碳电极上的聚合条件, 并对其进行了表征。结果表明, 铂微粒在聚苯胺膜电极上具有很高的分散度, 电极具有很大的比表面积, Pt/PAn/GC 电极对甲醇电氧化的催化活性明显高于Pt/GC 电极和Pt 电极, 在该电极上甲醇正向扫描和反向扫描时的氧化峰电流为58.68mA/cm2 和50.00mA/cm2, 为Pt/GC 电极的1.6 倍和1.7 倍, 为Pt 电极的3.0 倍和3.1 倍, 从而有效地提高了铂的催化活性, 并得到在玻碳电极上聚合苯胺的最佳条件为扫描速度50mV/s, 扫描上限1.2V。

在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 存在下,利用N2H4 ·H2O 还原H2SeO3 合成出单质 硒纳米管,然后以硒纳米管为模板,与Pb(NO3 ) 2 和N2H4 ·H2O 在常压低温下反应,制备了PbSe 纳米棒。采用 电子透射电镜、X射线衍射等方法对产物进行了表征。探讨了PbSe 纳米棒的形成机理和制备反应的影响因 素。测定了产物的荧光性质,并利用电位扫描伏安法研究了所得PbSe 纳米棒的电化学性质。结果表明,所得 产物在碱性介质中电化学活性较高,在循环伏安曲线上出现明显的氧化峰和还原峰。

采用水热合成方法,在特定的反应条件下合成了具有锐钛矿相结构的TeO2 /TiO2纳米复合物. 探讨了产物的形成机理和影响因素;用透射电镜、X射线粉末衍射、紫外-可见光谱、荧光光谱以及循环伏安等手段对产物的结构和性质进行了分析和表征.

制备了多壁碳纳米管修饰玻碳电极(MWNT/GC) ,并研究了芦丁在MWNT/GC 上的电化学行为. 研究表明,MWNT/GC 对芦丁的氧化具有明显的电催化作用. 用循环伏安法对芦丁浓度进行了测定,其氧化峰电流与芦丁的浓度在0.0000005 ～0.0001mol/L 范围内呈良好的线性关系,线性相关系数为0.9918.

采用线性扫描伏安法和循环伏安法研究了盐酸阿霉素在玻碳电极上的电化学行为及电极反应机理, 优化了测定盐酸阿霉素的各实验参数。结果表明, 在0.01 mol/L的HCl溶液中, 盐酸阿霉素在-0.40V处出现(vs.SCE) 一灵敏的还原峰, 峰电流与其溶液浓度在0.00000005～0.000001 mol/L ( r = 0.999) 和0.000001～0.00001mol/L ( r = 0.998) 范围内呈良好的线性关系, 检出限为0.00000001mol/L。并用循环伏安法研究了盐酸阿霉素的峰电流性质, 发现电极反应属于准可逆过程, 出现一对灵敏的氧化还原峰, 体系属准可逆吸附波。利用盐酸阿霉素在玻碳电极的电化学行为建立的分析方法可用于盐酸阿霉素的质量监控及药代动力学研究。

用水热法制备出具有特殊核桃状外表的纳米小球修饰在玻碳电极的表面,通过5′端巯基修饰的探针DNA 共价结合在CdS 层敏感层上形成共聚物,再与靶DNA 杂交,利用循环伏安法(CV) 和差分脉冲伏安法(DPV) 研究修饰电极的电化学行 为。修饰CdS 纳米颗粒的电极检测得到的DNA 杂交信号有明显的增强,峰电流强度值与靶DNA 浓度值的负对数具有较好的线性关系,信号增强的最大值在靶DNA 浓度为101μmol/ L 时得到。传感器灵敏度提高,检测下限可达1 pmol/ L 以下。

采用金属Cu ,Zn ,Ni 为“牺牲”阳极, 在无隔膜电解槽和含配体水杨醛缩甘氨酸Schiff 碱、22氨基吡啶的甲醇溶液中首次电解合成了Cu ( Ⅱ) ,Zn ( Ⅱ) ,Ni ( Ⅱ) 配合物. 利用元素分析、质谱、核磁、红外光谱、紫外光谱、热分析对配体和配合物进行了表征,确定了配合物的化学组成为ML. L′. nH2O[L = C9 H7NO3 , ( M = Cu ( Ⅱ) ,L′=CH3OH , n = 0 ; M = Zn ( Ⅱ) 、Ni ( Ⅱ) , L′= 22氨基吡啶n = 1) ] . 电合成Zn ( Ⅱ) 、Ni ( Ⅱ) 配合物的电化学效率Ef 接近0. 5 mol ·F - 1 ,电极反应为2 电子反应, 电合成Cu ( Ⅱ) 配合物的电化学效率Ef 接近1. 0 mol ·F - 1 ,电极反应为1 电子反应,Schiff 碱配体均以三齿进行配位. Cu ( Ⅱ) 配合物中Cu ( Ⅱ) (L) L′/ Cu ( I) (L) L′电对的可逆半波电位Er1/ 2 为- 1. 225 V(vs SCE) .

采用电化学和接触角实验方法研究了硒代胱氨酸自组装膜修饰金电极(SeCys SAMs/Au)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)-硒代胱氨酸自组装复合膜修饰金电极(CTAB-SeCys SAMs/Au)的特性. 探讨了细胞色素c(Cyt c)在SeCys SAMs/Au 电极和CTAB-SeCys SAMs/Au 电极上的电化学行为. 实验证明SeCys 可促进Cyt c 在电极上的氧化还原反应, 加入CTAB 后其与SeCys 之间的协同作用可在Cyt c 与电极之间形成一个开放的通道,促进作用更加明显, 且在一定浓度范围内, 随CTAB 浓度(1×10-5-1×10-4 mol·L-1)的增大, Cyt c 在CTAB-SeCysSAMs/Au 电极上的氧化还原电流增大, 在接近临界胶束浓度处出现极大值. 在CTAB-SeCys SAMs/Au 电极上Cyt c 产生一对氧化还原峰, 其峰电位分别为0.305 和0.235 V, 其电化学过程受扩散控制. 光谱实验证实SeCys对Cyt c 电化学过程的促进作用是由于SeCys 与Cyt c 中赖氨酸残基的结合.

　应用循环伏安和紫外光谱法研究杨梅酮氧化还原性质及其稳定性. 结果表明:在B2R缓冲溶液中玻碳电极上,杨梅酮的氧化还原表现为两步氧化反应和两步还原反应. 氧化反应对应于B环4′2 OH和C环32OH的氧化,还原反应对应于C环4位羰基还原为中间体自由基之后再进一步还原生成羟基. 以上各步反应均为 单电子单质子电极过程. 杨梅酮的氧化还原反应与溶液pH关系密切,但其原因来自于去质子化作用,并导致它的抗氧化能力增强,但其最终氧化产物没有电化学活性,并吸附在电极表面,阻碍了电极过程电子传递. 在pH 7. 45～12. 00范围内,杨梅酮也因去质子化作用导致紫外光谱Ⅰ带和Ⅱ带随pH增加,而发生红移,分解作用加剧. 同时分解作用还与放置时间有关.

文章研究了活性艳橙K27R 在玻碳电极上的电化学行为. 结果表明:在0. 2 mol/ L 的Na2 HPO42KH2 PO4(p H 7. 0) 缓冲液中,活性艳橙K27R 在- 100 mV(vs. SCE) 处有一对稳定、灵敏的氧化还原峰. 在优化条件下,峰电流与其浓度在1. 0 ×10 - 7 ～1. 0 ×10 - 5 mol/ L 范围内呈良好的线性关系,检测限为4. 0 ×10 - 8 mol/ L , RSD 为2. 61 %.用线性扫描伏安法考察了活性艳橙K27R与环糊精的相互作用“, 直线法”测定了活性艳橙K27R与各种环糊精的包结比和包结常数,对不同类型环糊精的包结能力进行了比较,探讨了包结位点及影响包结能力大小的因素.

将碳纳米管(CNT)和纳米二氧化锰(Nano2MnO2 )分散在壳聚糖(CH IT)溶液中, 用涂敷法固定到玻碳电极表面, 制成修饰电极。由于碳纳米管具有良好的电子传递性能, 使纳米二氧化锰对H2O2 的电催化活性明显提高, 通过循环伏安法、计时电流法对传感器的性能进行了研究。在最佳测试条件下, 该传感器对H2O2 的线性范围为115 ×10 - 6～510 ×10 - 2 mol/L, 检出限为4 ×10- 7 mol/L。用于实际样品的测定, 结果满意。

电阻率为15 ～ 20 Ω cm n 型单晶硅在氢氟酸- 乙醇溶液中通过光电化学阳极氧化刻蚀后,再经过光氧化处理得到稳定化的多孔硅(porous silicon , PS) . 在PS 结构基础上通过真空蒸镀金属铝(Al) 层形成AlPPSPSiPAl 纵向结构和PS 两端镀铝的Al - PS- Al 横向结构. 利用多孔硅高比表面积对不同浓度尿素进行吸附后,得到AlPPS - ureaPSiPAl or Al - PS - urea - Al 结构. 研究了上述两种结构的电流电压的半对数关系,结果表明lg I ～ V 曲线与被吸附尿素的含量呈递减关系,浸泡PS 的尿素溶液浓度在1μg·ml - 1～ 1 mg·ml - 1范围内呈线性递减关系. 基于这两种结构的多孔硅器件有望实现对尿素的传感.

运用循环伏安法研究了对乙酰氨基酚在碳原子线修饰电极上的电化学行为. 实验结果表明,对乙酰氨基酚在裸玻碳电极上表现为不可逆的电极过程,而在碳原子线修饰电极上氧化峰和还原峰的电位差为0. 048V,为准可逆过程. 另外,对乙酰氨基酚在该修饰电极上的检出限为1 ×10 - 5mol/L.

为了提高铝的活化性能和减少铝的腐蚀,用电化学方法研究了碱性甲醇有机体系及加入添加剂饱和Ca (OH) 2对铝阳极( w (Al) = 991999 %) 电化学行为的影响。结果表明:浓度4 molPL KOH2甲醇+ w (H2O) 30 %体系能大幅度抑制铝的腐蚀,但极化程度有所增大; 添加剂饱和Ca (OH) 2 ,使铝在浓度4 molPL KOH2甲醇+ w (H2O) 30 % + 饱和Ca (OH) 2中的电化学活性接近在浓度4 molPL KOH 水溶液中的活性;在1120 V 处的电流密度比无添加剂时的提高了11402 倍;开路电位值Eocp 为- 11870 V。同时铝的腐蚀速度降低,缓蚀率为87167 %。

金刚石钻头性能的优劣在很大程度上取决于包镶金刚石的胎体材料的性能。单一金属镍做胎体材料制造电镀金刚石钻头时,镀层脆硬,易影响对金刚石的包镶,需要通过使用添加剂改善胎体的性能。本文试验了在镍基镀液中加入不同量铵盐用以改变镀层的硬度和耐磨性,结果表明:随氯化铵用量(7～25 g/L)的增加,胎体的硬度和耐磨性都增加,其中当氯化铵含量为19 g/L时耐磨性最好。本文通过微机电化学分析系统测定硫酸盐的浓度、氯化铵用量、温度及pH值改变后的镀液的线性扫描极化曲线,以此分析了这几个影响因素的变化对阴极还原过程的影响,得出铵盐因影响阴极极化而改变了胎体材料的性能,增加了镍镀层的硬度和耐磨性。

利用循环伏安法(CV)研究了神经递质去甲肾上腺素(NE)在聚荧光素薄膜修饰电极(PFSE)上的电化学行为. 在优化的测定条件下，NE 在PFSE 上的氧化峰电流与其浓度在2.2×l0−6 mol/L~5.0×l0−4 mol/L 范围内具有良好的线性关 系，线性相关系数为0.991 7，检测下限约为4.0×l0−7 mol/L.在回收率实验中，10 次平行样品测定结果的相对标准偏差(RSD)约为3.0％，回收率为96.7％~102.7％. 此外，实验发现，在PFSE 上常见干扰物抗坏血酸(AA)与NE 的氧化电位相差约150 mV，从而有效避免了AA 对NE 测定的干扰.

在pH 4. 0 的Britton - Robinson (B - R) 缓冲体系中,应用循环伏安法和示差脉冲伏安法对大黄酚与牛血清白蛋白(BSA) 相互作用的电化学性质进行研究. 结果表明,二者结合生成了一种非电活性的超分子化合物,同时对结合反应的机理进行了探讨.BSA 的存在导致大黄酚氧化还原峰电流降低,峰电位基本不变,峰电流的下降值同所加入的BSA 浓度在一定范围内呈线性关系. 线性范围0.000005mol/ L～0.0000001mol/ L ,检出限0.0000003mol/L.