铜基薄膜的电沉积法制备与性能研究

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超级电容器具有功率密度高和使用寿命长等优点,在能量存储与转换领域有广泛的应用;芬顿氧化法是一种高级催化氧化技术,广泛用于工业废水的深度净化。金属铜具有优良的导电性和化学稳定性,价格低廉且资源丰富,铜及其氧化物既可用作类芬顿反应催化剂,又是重要的赝电容材料。本文采用电化学沉积法和原位热氧化法制备铜基薄膜,将其用作超级电容器和电化学氧化体系的电极,对其形貌、结构和元素组成进行了表征分析,对电极的电容性能和电化学氧化性能进行了研究。1.通过恒电流电化学沉积和热氧化相结合的方法制备Cu2O/Cu多孔颗粒膜电极,电沉积过程中选用三乙醇胺作为表面活性剂,研究了三乙醇胺用量、沉积电流、沉积时间、煅烧温度和工作电压窗口等对电极电化学性能的影响,并对其原因进行了探讨。优化样品在1 M KOH溶液中、在-1~-0.2 V电势窗口下表现出可逆性良好的赝电容性能,当扫描速度为5 m V/s时,其面电容可达158.8 m F/cm2;在9 m A/cm2的电流密度下,经过3000圈的充放电循环后,电极的电容保留率为85.9%。2.通过铜镍共沉积和热氧化相结合的方法制备Cu2O-NiO/CuNi多孔颗粒膜电极,研究了铜镍离子比例、三乙醇胺的添加、沉积电流、沉积时间和煅烧温度等对电极电化学性能的影响,并对其原因进行了探讨。优化样品在1 M KOH溶液中、在-1~-0.2V的电压窗口下,当扫速为5 m V/s时,面电容值可达133.8 m F/cm2;在9 m A/cm2的电流密度下,经过3000次循环后的电容保留率为87.8%。3.通过一步恒电流电化学沉积法制备多孔Cu颗粒膜,将该薄膜用作电化学氧化体系的阴极,在不曝氧、不外加催化剂的条件下降解甲基橙,研究了三乙醇胺用量、p H值、降解电流、降解时间和降解温度等对电极电化学氧化性能的影响,对相关原因进行了探讨,并对电化学氧化降解甲基橙的动力学情况进行了初步探究。甲基橙溶液的电化学氧化降解反应属于一级反应,在常温条件下,用多孔Cu颗粒膜作阴极,甲基橙溶液的脱色速度比常用的碳阴极提高了约70.9%,且该电极具有很好的重复使用性能。
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