超聲法制備納米氣泡及其對(duì)電極表面雙電層影響的研究.pdf

1、近些年來(lái)，界面上的有關(guān)問(wèn)題越來(lái)越成為研究者們研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。在固液界面上存在納米氣泡最初來(lái)源于人們研究表面疏水長(zhǎng)程引力的作用機(jī)制。在經(jīng)典熱力學(xué)理論中，室溫下水中納米氣泡被認(rèn)為是不能穩(wěn)定存在的。近些年來(lái)對(duì)疏水表面的深入研究，許多現(xiàn)象都表明固液界面有納米氣泡的存在，納米氣泡的存在已經(jīng)通過(guò)中子衍射技術(shù)，原子力顯微鏡等方法得到了證實(shí)，最重要的是利用原子力顯微鏡的方法對(duì)納米氣泡成像研究，有利地證實(shí)了納米氣泡的存在。
　　當(dāng)前，直接探測(cè)固液

2、界面納米氣泡的最有力手段是原子力顯微鏡(AFM)。在用AFM對(duì)納米氣泡成像時(shí)，通常選用表面較為平整的基底。主要有高序熱解石墨(HOPG)，云母，金，聚苯乙烯薄膜等。到目前為止，關(guān)于納米氣泡的生成方法已經(jīng)得到了廣泛的研究，例如醇水替換法，不同溶液替換法，直接滴加法，直接浸漬法，快速加熱法，電化學(xué)法等。其中，替換法是近年來(lái)研究的最多的一種方法。醇水替換法是一種可高度可重復(fù)性，并且可以在不同的基底上生成大量納米氣泡的方法而被廣泛研究。但是，有

3、一些可溶于有機(jī)物的基底不能用有機(jī)溶劑，并且由于使用有機(jī)溶劑，很容易引入雜質(zhì)。因此，為克服這些缺點(diǎn)，需要找到一些新的納米氣泡的制備方法。超聲法讓我們有了新的思路。
　　我們通過(guò)超聲產(chǎn)生納米氣泡和電化學(xué)工作站結(jié)合，對(duì)玻碳電極進(jìn)行循環(huán)伏安曲線測(cè)試，在此實(shí)驗(yàn)中，我們將脫氣電解質(zhì)溶液和未脫氣電解質(zhì)溶液分別用于實(shí)驗(yàn)中，對(duì)比兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果從而來(lái)得出納米氣泡的生成。我們還研究了超聲時(shí)間對(duì)納米氣泡生成的影響，實(shí)驗(yàn)得出，超聲時(shí)間越長(zhǎng)，雙電層電容在不斷地

4、下降，直到變化平穩(wěn)，從而根據(jù)推導(dǎo)得出納米氣泡隨著超聲時(shí)間的增加對(duì)電極的覆蓋面積越來(lái)越大。超聲次數(shù)的影響，隨著超聲次數(shù)的增加，雙電層電容也在不斷地減小，直到變化平穩(wěn)，根據(jù)雙電層電容的理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合，我們得出，超聲次數(shù)的增加相對(duì)介電常數(shù)在減小，所以納米氣泡在不斷地覆蓋電極表面。超聲波頻率的大小對(duì)納米氣泡的生成也有很大關(guān)系，隨著超聲波頻率的增大，電容在不斷下降，納米氣泡在不斷地增多增大，覆蓋的點(diǎn)擊面積在不斷的變大。
　　除此之