電極-反相微乳液體系的構(gòu)建及其在納米電沉積中的應(yīng)用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、反相微乳液體系的分散相可作為微反應(yīng)器或模板,制備出各種結(jié)構(gòu)和形貌的納米材料。反相微乳制備技術(shù)實質(zhì)是利用納米水池的相對獨立性和可通過互相碰撞進(jìn)行物質(zhì)交換,從而實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)制備納米微粒,因而這種合成方法只能合成相對獨立的納米顆粒,而不能在指定的基材表面原位生成具有納米特性的功能材料。電化學(xué)技術(shù)作為一種有效的合成和分析方法在能量轉(zhuǎn)換、生物、熔鹽和腐蝕科學(xué)等領(lǐng)域倍受關(guān)注。在電化學(xué)反應(yīng)體系中,通常水溶液、有機(jī)溶液及熔融鹽被用作電解質(zhì),反相微乳液因

2、其極低的電導(dǎo)率而尚未被用于電沉積。
   本文以聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)為表面活性劑,與正己烷、正己醇和含鹽酸的水溶液構(gòu)成反相微乳液,并加入K3Fe(CN)6作為電化學(xué)電子探針,采用循環(huán)伏安法(CV)和電化學(xué)阻抗譜(EIS)研究了K3Fe(CN)6在此反相微乳液中的電化學(xué)行為。研究結(jié)果表明水相中鹽酸的濃度的增加導(dǎo)致反相微乳液的導(dǎo)電率增加,從而影響的K3Fe(CN)6電化學(xué)行為。當(dāng)水相中鹽酸的濃度為0 mol

3、?L-1時(pH≈7),W/O微乳液的電導(dǎo)率僅為1.2 μS?cm-1,K3Fe(CN)6幾乎不能在玻碳電極(GC)上進(jìn)行反應(yīng);但當(dāng)鹽酸的濃度大于3 mol?L-1時,W/O微乳液具有良好的導(dǎo)電性,同時K3Fe(CN)6也表現(xiàn)出良好的電化學(xué)反應(yīng)特性。CV和EIS研究結(jié)果表明,F(xiàn)e(CN)63-/Fe(CN)64-在水溶液體系中的電化學(xué)反應(yīng)為可逆過程,僅受擴(kuò)散步驟控制,而在W/O微乳液中Fe(CN)63-/Fe(CN)64-的電化學(xué)反應(yīng)則

4、是個準(zhǔn)可逆的過程,受擴(kuò)散和電子傳遞步驟同時控制。這些差異可能是由于W/O微乳液具有獨特的液相結(jié)構(gòu)和物質(zhì)傳輸方式所致。
   將含有氯化金的強(qiáng)酸性水溶液作為水相與Triton X-100、正己醇、正己烷組成反相微乳液體系,并以該微乳液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成電極/反相微乳液電極系統(tǒng),利用電沉積方法成功地制備出納米Au鍍層。循環(huán)伏安和交流阻抗對反相微乳液體系電沉積過程的研究發(fā)現(xiàn),微乳液中Au(Ш)的還原為完全不可逆過程,其電化學(xué)反應(yīng)的阻抗值

5、約為具有相同表觀濃度氯化金水溶液體系的5.5倍。SEM研究結(jié)果表明,由微乳液體系電沉積獲得的金鍍層由納米Au顆粒組成,直徑為50 nm左右。由于具有較大的比表面積,所制備的納米Au修飾電極電化學(xué)性能優(yōu)于純Au電極,該電極在酸性條件下有較好的析氫性能,在堿性條件對丙三醇有較好的電催化氧化性能。
   以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑,正丁醇為助表面活性劑,正辛烷為油相,NiSO4和鹽酸溶液為水相配制出反相微乳液(W/

6、O)、雙連續(xù)相微乳液(B.C.)和液晶(L.C.)三種體系,并與電極構(gòu)成特殊的電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng),在電極表面進(jìn)行電沉積鎳鍍層。采用線性電位掃描(LSV)和電化學(xué)阻抗譜研究了Ni2+在此三種體系中的電沉積行為,結(jié)果表明Ni2+電沉積過程在此三種體系中有比較大的差異。SEM研究表明,反相微乳液體系中制備出的鎳鍍層由較致密的納米顆粒組成,直徑為60~80 nm;雙連續(xù)相微乳體系中制備出的鎳鍍層顆粒較大且分布不均勻,直徑為100~300 nm;而由

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