電化學(xué)阻抗譜在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能研究中的應(yīng)用.pdf

1、電化學(xué)阻抗譜是一種準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的測試方法，與其他常規(guī)的電化學(xué)方法相比它能夠得到更多的動力學(xué)信息及界面結(jié)構(gòu)的信息，因而被廣泛應(yīng)用在材料研究方面。復(fù)合材料是由經(jīng)過選擇的、含有一定數(shù)量比的兩種或兩種以上的組分，通過人工復(fù)合組成多相、三維結(jié)合且各相之間有明顯界面的、具有特殊性能的材料。復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能之間密切相關(guān)。Cu/LDPE 復(fù)合材料和ZnO/WO3納米復(fù)合材料都屬于復(fù)合材料。其中Cu/LDPE 復(fù)合材料屬于金屬/聚合物復(fù)合材料，它是一種新型

2、載銅IUD 材料，能夠克服傳統(tǒng)Cu-IUD的一些缺點(diǎn)。ZnO/WO3納米復(fù)合材料屬于納米功能復(fù)合材料，在光催化材料中應(yīng)用較廣。
　　 為了研究Cu/LDPE 復(fù)合材料中的界面性能與復(fù)合材料中銅離子的釋放性能之間的關(guān)系，對Cu/LDPE 復(fù)合材料進(jìn)行了電化學(xué)阻抗譜測試和釋放性能的測試，并提出了純LDPE 材料的微結(jié)構(gòu)特征模型和Cu/LDPE 復(fù)合材料在不同階段的微結(jié)構(gòu)特征模型及相應(yīng)的等效電路模型。對Cu/LDPE 復(fù)合材料的電化學(xué)

3、阻抗譜和銅離子釋放性能的研究結(jié)果表明，隨著銅含量的增加，復(fù)合材料中聚乙烯與溶液之間的界面增加，界面電阻Rint 隨之增大，界面電容Cint 隨之減小，銅離子的釋放速率也增大。相同銅含量的微米復(fù)合材料和納米復(fù)合材料相比，微米復(fù)合材料中溶液與聚乙烯之間的界面電阻Rint 較大，界面電容而Cint 較小。當(dāng)復(fù)合材料中銅含量較高時(shí)，微米復(fù)合材料的銅離子的釋放速率大于納米復(fù)合材料的銅離子的釋放速率。銅含量為25wt.％的納米復(fù)合材料浸泡在溶液A

4、(純水)、溶液B (含氯正鹽)、溶液C (溶液B基礎(chǔ)上添加NaHCO 3)、溶液D(溶液C基礎(chǔ)上添加NaH2PO4)、溶液E (溶液D基礎(chǔ)上添加葡萄糖葡萄糖)中，LDPE和溶液之間的界面電阻的變化為Rint(A)[Rint(B)、Rint(C)、Rint(D)]Cint(E)，擴(kuò)散阻抗的變化為Zw(B)

5、離子的釋放速率變化為r(A)

6、。對銅含量為25wt.％的納米復(fù)合材料浸泡不同時(shí)間的電化學(xué)阻抗譜進(jìn)行擬合得到擴(kuò)散阻抗與時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果表明擴(kuò)散阻抗隨著時(shí)間的增加而降低直至達(dá)到穩(wěn)定。復(fù)合材料在NaCl 溶液中的銅離子的釋放速率在浸泡初期較大，然后下降至平穩(wěn)。為了研究ZnO/WO3 復(fù)合材料中的界面性能與ZnO/WO3 復(fù)合材料光催化性能之間的關(guān)系，對ZnO/WO3 復(fù)合材料進(jìn)行了光電催化測試和電化學(xué)阻抗譜測試，并對復(fù)合材料進(jìn)行了XRD、SEM、HR-TEM和UV-vis

7、表征。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：ZnO/WO3 復(fù)合材料在WO3 含量為40-50 wt.％時(shí)的光電催化性能最好，對光的響應(yīng)最小。XRD和高分辨透射電鏡的結(jié)果表明ZnO/WO3 復(fù)合材料中生成了ZnWO4，形成了ZnO/ZnWO4/WO3 雙異質(zhì)結(jié)。雙異質(zhì)結(jié)的存在影響著材料的光電催化性能和對光的響應(yīng)。結(jié)合ZnO/ZnWO4/WO3 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，給出了純ZnO、ZnO/ZnWO4/WO3 復(fù)合材料和純WO3的等效電路圖。由電化學(xué)阻

8、抗譜擬合得到的數(shù)據(jù)可知，復(fù)合材料中顆粒與溶液之間的界面電阻(Rint-1)和界面電容(Cint-1)以及顆粒和顆粒之間的界面電阻(Rint-2)和界面電容(Cint-2)與復(fù)合材料中顆粒的含量、異質(zhì)結(jié)的多少有關(guān)。利用電化學(xué)阻抗譜和紫外可見漫反射吸收光譜獲得了ZnO/ZnWO4/WO3 復(fù)合材料的能帶結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明WO3 含量為50 wt.％時(shí)的ZnO/WO3 復(fù)合材料的價(jià)帶位置最正，這使WO3 含量為50 wt.％時(shí)的ZnO/WO3 復(fù)