直接甲醇燃料电池(DMFC)以廉价的液体甲醇为燃料，不需要燃料重整设备，运行温度较低，燃料来源丰富，易携带和储存，是便携式电子设备、电动汽车的理想动力源。但其阳极催化剂采用贵金属Pt及PtRu合金，成本高，催化活性低，难以商业化。因此，降低贵金属Pt用量、提高Pt催化剂的活性和利用率，是重要的研究课题。本文采用微乳液法，以聚苯胺-石墨复合材料为载体，成功制备了具有纳米分散性的Pt/PANI-G、Pt-Ni-Zr/PANI-G阳极催化剂。 (1)通过微乳液法成功合成了聚苯胺-石墨导电高分子催化剂载体，并应用FT-IR、TG、XRD、TEM、导电性和电化学性能测试表征了结构与性能。结果表明石墨含量为10wt%时载体具有较好的导电性能，石墨与聚苯胺之间存在键合作用，聚苯胺-石墨复合材料比聚苯胺具有更大的比表面积。 (2)通过A to B和A+B两种微乳液法成功制备了Pt(20wt%)/PANI-G和Pt-Ni-Zr/ PANI-G电催化剂，采用XRD、TEM、XPS等手段对催化剂进行表征。结果表明A+B 微乳液法制得的催化剂具有更好的结构和性能。微乳液的ω、前驱体的浓度对催化剂粒径存在显著的影响，当ω=8.71、前驱体浓度为0.0192mol/L时制得的催化剂Pt粒径4.0nm，以0、+2和+4氧化态存在，电化学活性面积15.99 m2/g，对甲醇的电化学氧化峰电流为282.04μA·㎝-2、氧化峰电位为0.603V。Pt-Ni-Zr/PANI-G催化剂中金属之间形成较好合金结构，催化剂金属以0、+2等多种氧化态形式存在，Pt粒径大小在3nm左右；Pt11Ni6Zr3/PANI-G催化剂中Pt具有较大的电化学活性面积和较高的热稳定性，对甲醇也有较高的电催化活性且随甲醇浓度和温度的升高而增强，常温时Pt11Ni6Zr3/PANI-G催化剂在1mol/L甲醇+0.5mol/L硫酸溶液中的氧化峰电流为440.94μA·㎝-2、氧化峰电位0.539V。

能源的短缺和人类对能源的不合理运用，给人类自身的生存条件和自然环境造成了极大的破坏。燃料电池作为一种不经过燃烧直接以电化学方式将燃料的化学能转化为电能的发电装置，有望成为21世纪首选的洁净、高效的发电技术。直接甲醇燃料电池（DirectMethanol Fuel Cell）是燃料电池的一个重要的分支，以甲醇为燃料，具有无污染、能量转化率高、储存和运输方便等优点，有望在便携式电源、电动机车和野外电站等方面得到应用，但是目前阻碍DMFC发展的主要问题是甲醇氧化的电极材料活性不高且对甲醇吸附能力较好的铂的价格昂贵，本文的主要目的是制备出高催化活性且成本较低的甲醇电催化氧化的阳极催化剂。本论文采用了电化学方法，如循环伏安法，常规脉冲伏安法及X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线能量色散谱（EDS）表征等技术手段研究了铂基功能性系列阳极阵列催化剂的制备方法及对甲醇电催化氧化性能，并讨论了甲醇在催化剂上的催化氧化机理。所制备出来的普通铂基合金修饰玻碳电极、铂基多元纳米线阵列电极、铂基多元空心球和Nafion试剂修饰的玻碳电极对甲醇的电催化氧化性能有了很大的提高，且所用的电极材料（贵金属）相比普通铂电极成本明显降低，得到的实验结果对 甲醇燃料电池的商业化有一定的指导意义。 本论文综述了燃料电池的发展历史及其分类，重点介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理及研究进展和应用前景，尤其是直接甲醇燃料电池的阳极催化剂研究进展以及对纳米电催化材料在甲醇燃料电池阳极催化剂中的应用前景进行了详细说明，由此得出本文的选题 依据，主要研究内容和结论如下：

本论文第一部分研究了以污染物乙醇胺同系物为电子给体在P灯TIOZ上光催 化生成氢的反应。结果表明，三种乙醇胺都能显著地提高光催化放氢效率，且 污染物也被很好降解。研究了反应时间、起始浓度、pH值对光催化放氢和污染 物降解的影响。制氢和污染物降解都是在弱碱性(pH为8一9左右)时活性最好。 三种乙醇胺浓度对放氢反应的影响，表观上符合Langmuir.Hinshelwood关系式。乙醇胺光催化降解最终产物主要是COZ，玩O和NH3，检测到了中间产物一乙醇胺和甲醛。探讨了可能的反应机理。第二部分主要考察了5042一、cl一、NO3一、玩P氏一、Hco3一及c仇2一等无机离子对葡萄糖在P灯TIO:上光催化放氢的影响，结果发现玩PO4一对光催化放氢有很强的抑制作用，5042一、cl一和N03一对反应则有微小的抑制作用，而HcO3一和co户却有较大的促进作用，尤以c032一的促进作用更大。通过溶液coD值的测定、电化学分析、UV一vis和FT-刀又等手段进一步探讨了无机阴离子所起作用的机制。

用线性扫描伏安法、交流阻抗和恒电流放电等方法,研究了在4 mol/ L KOH 溶液中,微量HgCl2 对4 种铝阳极(铝含量分别为991999 %、991990 %、991820 %和991500 %) 电化学行为的影响。当HgCl2 浓度为0105 mmol/ L 时, 铝阳极 (991999 %、991990 %和991820 %) 具有较好的电化学性能;当HgCl2 浓度为0115 mmol/ L 时,铝(991500 %) 的活化和缓蚀性能改善最大,其阳极溶解电流密度高达16414 mA/ cm2 。

　提出一种在中性的KCl 溶液中用多孔阳极氧化铝作阴极,通过电解在阴极产生OH- 腐蚀阻挡层,制备无阻挡层氧化铝模板的新方法。用扫描电镜对模板进行了表征。结果表明,在草酸溶液中,制得的氧化铝模板孔径为70～80nm ,孔间距为130nm ,孔密度约8 ×109 / cm2 ,这种方法去阻挡层不扩大模板孔径,不影响纳米孔的纵横比。无阻挡层的氧化铝模板适合于直流电沉积和无电沉积金属纳米材料。

借助等离子发射光谱仪、电子能谱仪、X2射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜等分析了稀土La对电沉积Ni2P 合金镀层的化学成分、晶体结构和表面形貌的影响。结果表明:在电沉积镀液中添加少量稀土La ,改变了电极界面双电层结构,使镀层表面更为平整;稀土元素La 进入镀层后,微晶态结构的Ni2P 合金转变成了非晶态结构的Ni2P2La 合金。

　分别以过硫酸铵和正钒酸钠作氧化剂,应用膜相渗透原位化学聚合法制备聚苯胺( PAn) /聚四氟乙烯( PTFE)复合导电膜,比较考察了两种氧化剂条件下膜孔中苯胺的聚合生长行为. 扫描电镜、孔径分布及电化学测试结果表明:选用两种氧化剂分别制备的复合膜,均具有较小的膜孔径;与过硫酸铵相比,使用正钒酸 钠作氧化剂时,复合膜的结构更为致密,且在保持较高表面电导率( 2. 62 S·cm- 1 )的同时,断面电导率提高了1～2个数量级,电化学活性增强.

　提出了一种在多孔阳极氧化铝PAA (porous anodic alumina)模板中直流电沉积镍纳米线的新方法。以PAA模板为阴极,在氯化钾溶液中通过电解腐蚀阻挡层,利用极化曲线研究了PAA模板中氢离子和镍离子的电化学行为。用扫描电镜表征了PAA、镍纳米线的形貌;用X射线衍射表征了纳米线的结构。结果表明,腐蚀阻挡层后的PAA伏安图上出现1个阳极氧化峰,镍离子在PAA模板中于- 110 V发生电沉积。扫描电镜显示镍纳米线直径为70～80 nm,与PAA的孔径相符。XRD表征证明了所制得的纳米线阵列为(111)取向的面心立方结构镍。通过电解腐蚀阻挡层后,能够直接在PAA中使用直流电沉积镍纳米材料。

米托蒽醌(MTX)在0. 2 mol /L B2R缓冲溶液(pH = 1. 5)中循环伏安扫描时,在金电极上会产生一个灵敏的氧化峰P1 (峰电位为1. 087 V)和两个灵敏的还原峰P2 (峰电位为0. 817 V) 、P3 (峰电位为0. 764 V) 。P1 峰电流值与MTX浓度在1. 0 ×10 - 9 ～1. 0 ×10 - 6 mol/L 范围内呈良好的线性关系; 其检出限可达5. 6 ×10 - 10 mol/L。本研究优化了测定米托蒽醌的最佳实验条件,建立了可灵敏测定米托蒽醌的新方法; 同时对米托蒽醌在金电极上的电化学行为进行了较为详细的研究。

　利用多孔阳极氧化铝作模板,用化学修饰方法在铝基体上制备了纳米铁氰化镍修饰电极。研究了修饰电极的电化学特征及其电催化氧化抗坏血酸的行为。结果表明,纳米铁氰化镍修饰铝电极的循环伏安图上呈现一对可逆氧化还原峰。检测抗坏血酸,纳米铁氰化镍修饰铝电极比铁氰化镍修饰铝电极有更高的灵敏 度。用安培法测定抗坏血酸,线性范围为1 ×10 - 6 ～1. 5 ×10 - 2 mol/L,检出限为2. 4 ×10 - 7 mol/L。本方法应用于实际样品中抗坏血酸的检测,结果令人满意。

　探讨利用微分脉冲伏安技术测定全血中尿酸的电化学分析方法。方法　玻碳电极在1mol/ L NaOH 溶液中活化,用循环伏安法研究尿酸在活化玻碳电极上的氧化还原特性,用微分脉冲伏安法直接测定尿酸的含量。结果　在0. 1 mol/ L 的醋酸缓冲溶液中(pH5. 0) ,尿酸在活化玻碳电极上于0. 484 V处产生一个灵敏的氧化峰。微分脉冲伏安法测定其氧化峰电流与尿酸的浓度在5. 0 ×10- 6～2. 0 ×10 - 4mol/ L 范围内呈良好的线性关系,相关系数为0. 9989 ,检出限为1. 0 ×10 - 6 mol/ L 。能在抗坏血酸存在下同时测定尿酸。结论　方法操作简单方便,重现性较好,用于人血中尿酸的测定,结果令人满意。

　以化学氧化法制备了膨胀石墨,再以石蜡作为粘合剂制备了膨胀石墨电极,该电极兼备电化学传感器和富集待测物分子,缩短传质过程时间的特点。优化了测定条件,在此基础上建立了一种直接测定色氨酸的电分析方法。结果表明:在0. 02～0. 12 mmol/L范围内,电极响应与色氨酸浓度呈良好的线性关系,检出限 为2. 0 ×10 - 7 mol/L, RSD为2. 4%。该电极具有良好的选择性,除酪氨酸外,浓度高达5. 0 mmol/L (色氨酸浓度的100倍)的其它8种氨基酸在电极上均没有可测的响应。用该电极测定了医用氨基酸注射液中色氨酸的含量,结果与标称值相符。对色氨酸在膨胀石墨电极表面的富集原因和反应机理进行了初步探讨。

以多孔阳极氧化铝作电极活性物质的支撑体，制备了一种新型的普鲁士蓝薄膜电极。制备过程包括纯铝片在草酸溶液中阳极氧化成多孔阳极氧化铝，电化学法去多孔阳极氧化铝的阻挡层，磷酸中扩孔，无电沉积一层钯，再在孔中 组装普鲁士蓝。用扫描电镜对支撑体和电极表面形貌进行了表征，用循环伏安法对电极进行了电化学研究。结果表明，这种支撑体孔隙率大于65％，组装的普鲁士蓝(P B )薄膜电极在－0.2～0.6 V 和0.6～1.2 V 两个电位窗口内呈现两对稳定的可逆峰，由这种薄膜电极组成的微型P B 薄膜蓄电池，容量达到65 m C /cm 2，表现出良好的充放电性能。

用塔菲尔曲线、线性扫描伏安法、交流阻抗、恒电流放电等方法,研究了在4mol/L KOH溶液中,添加剂K2 MnO4对四种纯铝阳极(99.999%、99.99%、99.82%、99.5%)电化学性能的影响,结果表明:K2 MnO4能够提高铝阳极的电荷传递电阻(Rt)、抑制析氢腐蚀,同时提高其电活化性能(如降低极化、开路电位负移、放电性能提高),特别是对工业纯铝(99.5%)的活化性能改善很大;此外,K2MnO4的最佳浓度为0.8mmol/L。 关键词:铝阳极;添加剂;K2MnO4;电化学性能 中图分类号:TG172.6　　　文献标识码:A　　　文章编号:10052748X(2005)1020422203

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

用塔菲尔曲线外推法、循环伏安法以及充放电法分别研究了锌多晶体电极、锌单晶体(002)晶面电极和(100)晶面电极在610 mol/L的KOH溶液中的电化学行为。结果表明:在610 mol/L的KOH溶液中,锌多晶体电极、锌单晶体(002)晶 面电极和(100)晶面电极的腐蚀速度依次减小;锌单晶体电极可逆性更优;充放电循环过程中,在锌多晶体电极表面比锌单晶体电极表面更易生长枝晶。 关键词:锌单晶体电极;　碱性溶液;　腐蚀;　循环伏安;　枝晶 中图分类号:TM91013　　文献标识码:A　　文章编号:1001-1579(2004)06-0399-02

用电化学测试法分别考察了“羧甲基纤维素钠(CMC) + 4 mol/ L KOH”和“聚丙烯酸(PAA) + 4 mol/ L KOH”胶体电解质对铝阳极的电化学性能影响。结果表明:铝在215 %PAA 胶体电解质中的电化学性能比在CMC 胶体电解质中的好;在 215 %PAA 胶体电解质中分别添加0150 mmol/ L Na2SnO3 、0105 mmol/ L HgCl2 和0180 mmol/ L K2MnO4 ,对铝的缓蚀、活化作用都有所改善,效果最好的是Na2SnO3 ,K2MnO4 次之。

用电化学方法研究了Al( 99.999%~99.5% ) 在4 mol/L KOH 溶液中的阳极行为, 结果表明: 杂质(Fe,Si,Cu)含量递增, 铝的传递电阻变小、腐蚀速度增大, 达到稳定开路电位所需时间延长, 但50 ℃时商业铝Al 99.82% 的极化程度最小, 在- 1.224 V 下有400 mA/cm2 大电流产生; 温度升高而铝阳极的活化作用随之增强, 但腐蚀也加剧; 铝电极在5 mmol/L Na2SnO3 +4 mol/L KOH 中的浸泡时间为20 min 较适合; 添加剂Na2SnO3 对铝的腐蚀抑制、电化学性能改善都产生有利影响, 其最佳浓度为5 mmol/L。

用塔菲尔曲线、线性扫描伏安法、交流阻抗、恒电流放电等方法,研究了在4mol/ L KOH 溶液中,添加剂K2MnO4 对四种纯铝阳极(99. 999 %、99. 99 %、99. 82 %、99. 5 %) 电化学性能的影响,结果表明: K2MnO4 能够提高 铝阳极的电荷传递电阻( Rt ) 、抑制析氢腐蚀,同时提高其电活化性能(如降低极化、开路电位负移、放电性能提高) ,特别是对工业纯铝(99. 5 %) 的活化性能改善很大;此外,K2MnO4 的最佳浓度为0. 8mmol/ L 。

制备了聚邻苯二胺, 并将其作固体传输材料应用在染料敏化太阳能电池中。用光电化学方法研究了染料酸性湖蓝、聚邻苯二胺(PoPD)、二氧化钛(TiO2) 纳米晶电极以及用酸性湖蓝和PoPD 复合敏化TiO2 纳米晶膜电极的光电化学行为。用聚邻苯二胺作为固体电解质, 染料酸性湖蓝, 组装了电池, 初步测定了TiO2/ 酸性湖蓝/ PoPD 电极作为光阳极的光电化学电池的工作特性曲线, 测得Voc=0.43V, Isc=0.378mA。