電極-反相微乳液體系的構建及其在納米電沉積中的應用.pdf

1、反相微乳液體系的分散相可作為微反應器或模板，制備出各種結構和形貌的納米材料。反相微乳制備技術實質是利用納米水池的相對獨立性和可通過互相碰撞進行物質交換，從而實現(xiàn)化學反應制備納米微粒，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。電化學技術作為一種有效的合成和分析方法在能量轉換、生物、熔鹽和腐蝕科學等領域倍受關注。在電化學反應體系中，通常水溶液、有機溶液及熔融鹽被用作電解質，反相微乳液因

2、其極低的電導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成反相微乳液，并加入K3Fe(CN)6作為電化學電子探針，采用循環(huán)伏安法(CV)和電化學阻抗譜(EIS)研究了K3Fe(CN)6在此反相微乳液中的電化學行為。研究結果表明水相中鹽酸的濃度的增加導致反相微乳液的導電率增加，從而影響的K3Fe(CN)6電化學行為。當水相中鹽酸的濃度為0 mol

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

4、是個準可逆的過程，受擴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構和物質傳輸方式所致。
　　 將含有氯化金的強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溶液構成電極/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，其電化學反應的阻抗值

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，并與電極構成特殊的電化學反應系統(tǒng)，在電極表面進行電沉積鎳鍍層。采用線性電位掃描(LSV)和電化學阻抗譜研究了Ni2+在此三種體系中的電沉積行為，結果表明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