有机小分子在纳米氢氧化镍膜电极上催化氧化的非线性动力学行为研究

论文摘要

电化学振荡是在远离平衡的电化学体系中产生的一种时空有序现象,已经在很多电化学反应过程中被观测到,主要包括金属的阳极电溶解、阴极电沉积、有机小分子的电催化氧化以及半导体和膜上的电化学过程。电化学振荡的深入研究,对于认识电化学振荡现象,发展电极过程动力学,丰富非线性动力学,促进物理化学学科相关理论与实验研究方法的发展,均具有重要的科学意义。本文旨在利用我们小组近年来建立的循环伏安交叉环实验判据系统地发现新的电化学振荡体系,并借助原位光谱电化学方法从分子水平研究电化学振荡机理。 众所周知,有机小分子的电催化氧化研究,既具有理论意义,又具有应用价值。而对有机小分子的振荡电催化氧化机理的认识,有助于从另一个侧面加深对其电催化反应过程的整体认识,因为完整的电催化反应机理还应能描述振荡现象。铂等贵金属电极上有机小分子的振荡电催化氧化已被广为研究。但作为一种有效的非贵金属电催化剂,氢氧化镍电极主要应用于有机物的电催化合成以及电分析等领域,尚未见该类电极材料上有机小分子氧化的非线性电化学现象的报道。 本文采用阴极电沉积方法在粗糙镍基底上制备纳米结构的氢氧化镍薄膜,根据循环伏安交叉环普适判据,首次发现了多种有机小分子(甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙胺和正丙胺)在该电极上的振

论文目录

• 摘要（中文）
• 摘要（英文）
• 第一章 绪论
• 1.1 化学反应体系中的非线性现象概述
• 1.2 电化学振荡研究概况
• 1.2.1 电化学振荡体系
• 1.2.2 电化学振荡的分类及判据
• 1.2.3 电化学振荡研究的实验方法与技术
• 1.2.4 电化学振荡研究的意义
• 1.3 有机小分子电氧化研究简介
• 1.3.1 单组分贵金属电极上的电催化氧化机理研究
• 1.3.2 多组分贵金属电极的性能研究
• 1.3.3 纳米电催化材料的制备与性质
• 1.4 镍材料的电化学与电催化
• 1.4.1 镍表面钝化膜
• 1.4.2 电池正极材料
• 1.4.3 镍氧化物的电致变色
• 1.4.4 电解水阳极材料
• 1.4.5 有机电催化、电合成与电分析应用
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 实验
• 2.1 试剂
• 2.2 电极材料和电解池
• 2.3 仪器与实验方法
• 第三章 氢氧化镍薄膜电极的制备及表征
• 3.1 引言
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 氢氧化镍薄膜电极在底液中的电化学行为
• 3.2.2 氢氧化镍薄膜电极的表面形貌
• 3.3 本章小结
• 第四章 氢氧化镍薄膜电极上低碳醇的电催化氧化及振荡行为
• 4.1 引言
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 甲醇的电催化氧化振荡
• 4.2.1.1 电化学行为
• 4.2.1.2 恒电流电势振荡
• 4.2.1.3 原位拉曼光谱
• 4.2.1.4 电催化氧化和振荡机理
• 4.2.2 乙醇、正丙醇和正丁醇的电催化氧化振荡
• 4.2.2.1 电化学行为
• 4.2.2.2 原位拉曼光谱
• 4.2.3 异丙醇的电催化氧化振荡
• 4.2.3.1 电化学行为
• 4.2.3.2 原位拉曼光谱研究
• 4.2.3.3 电催化过程与可能的振荡机理
• 4.3 本章小结
• 第五章 氢氧化镍薄膜电极上低碳胺的电催化氧化及振荡行为
• 5.1 引言
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 电化学行为
• 5.2.2 原位拉曼光谱
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢