氮化钛纳米线的结构特征及其对V(II)/V(III)的电极过程

赵峰鸣 闻刚 孔丽瑶 褚有群 马淳安

引用本文: 赵峰鸣,  闻刚,  孔丽瑶,  褚有群,  马淳安. 氮化钛纳米线的结构特征及其对V(II)/V(III)的电极过程[J]. 物理化学学报, 2017, 33(6): 1181-1188. doi: 10.3866/PKU.WHXB201703151 shu
Citation:  ZHAO Feng-Ming,  WEN Gang,  KONG Li-Yao,  CHU You-Qun,  MA Chun-An. Structure Characteristic of Titanium Nitride Nanowires and Its Electrode Processes for V(II)/V(III) Redox Couple[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(6): 1181-1188. doi: 10.3866/PKU.WHXB201703151 shu

氮化钛纳米线的结构特征及其对V(II)/V(III)的电极过程

  • 基金项目:

    浙江省自然科学基金(LY17B050006)资助项目

摘要: 采用水热法在钛片表面直接生长二氧化钛纳米线(TiO2 NWs),随后通过氨氮还原转化为氮化钛纳米线(TiN NWs)。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对材料的组成、微观结构和电极过程动力学的特征进行表征。结果表明,TiN NWs纳米线的直径约20-50 nm,长度超过5 μm,其表面可能存在Ti-N键、Ti-O键和O-Ti-N键,这种含氮和含氧的化学态使得TiN NWs电极具有更好的电导性和电催化性能。TiN NWs电极对V(II)/V(III)离子表现出更好的可逆性,其电极反应电阻Rct值比TiO2 NWs和石墨电极分别小约20倍和10倍。同时,TiN NWs电极上V(III)还原反应的速率常数为5.21×10-4 cm·s-1,约是石墨电极(速率常数9.63×10-5 cm·s-1)的5倍,这可归因于TiN NWs的一维纳米线微结构特征及其较高的电催化性能。

English

    1. [1]

      (1) Poullikkas, A. Renew. Sust. Energ. Rev. 2013, 27, 778. doi: 10.1016/j.rser.2013.07.017

    2. [2]

      (2) Alotto, P.; Guarnieri, M.; Moro, F. Renew. Sust. Energ. Rev. 2014, 29, 325. doi: 10.1016/j.rser.2013.08.001

    3. [3]

      (3) Kear, G.; Shah, A. A.; Walsh, F. C. Int. J. Energ. Res. 2012, 36, 1105. doi: 10.1002/er.1863

    4. [4]

      (4) Li, W. Y.; Liu, J. G.; Yan, C. W. Electrochim. Acta 2012, 79, 102. doi: 10.1016/j.electacta.2012.06.109

    5. [5]

      (5) He, Z. X.; Dai, L.; Liu, S. Q.; Wang, L.; Li, C. C. Electrochim. Acta 2015, 176, 1434. doi: 10.1016/j.electacta.2015.07.067

    6. [6]

      (6) Li, W. Y.; Zhang, Z. Y.; Tang, Y. B.; Bian, H. D.; Ng, T. W.; Zhang, W. J.; Lee, C. S. Adv. Sci. 2016, 3, 1500276. doi: 10.1002/advs.201500276

    7. [7]

      (7) Park, M. J.; Jeon, I. Y.; Ryu, J. C.; Jang, H. S.; Back, J. B. Nano Energ. 2016, 26, 233. doi: 10.1016/j.nanoen.2016.05.027

    8. [8]

      (8) Tsai, H. M.; Yang, S. J.; Ma. C. C. M.; Xie, X. F. Electrochim. Acta 2012, 77, 232. doi: 10.1016/j.electacta.2012.05.099

    9. [9]

      (9) Wang, W. H.; Wang, X. D. Electrochim. Acta 2007, 52, 6755. doi: 10.1016/j.electacta.2007.04.121

    10. [10]

      (10) Suare, D. J.; Gonzalez, Z.; Blanco, C.; Granda, M.; Menendez, R.; Santamaria, R. ChemSusChem 2014, 7, 914. doi: 10.1002/cssc.201301045

    11. [11]

      (11) Li, B.; Gu, M.; Nie, Z. M.; Shao, Y. Y.; Luo, Q. T.; Wei, X. L.; Li, X. L.; Xiao, J; Wang, C. M.; Sprenkle, V.; Wang, W. Nano Lett. 2013, 13, 1330. doi: 10.1021/nl400223v

    12. [12]

      (12) He, Z. X.; Liu, J. L.; He, Z.; Liu, S. Q. Chin. J. Inorg. Mater. 2015, 30(7), 779. [何章兴, 刘剑蕾, 何震, 刘素琴. 无机材料学报, 2015, 30(7), 779.] doi: 10.15541/jim20140656

    13. [13]

      (13) Su, A. Q.; Wang, N. F.; Liu, S. Q.; Wu, T.; Peng, S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28(6), 1387. [苏安群, 汪南方, 刘素琴, 吴涛, 彭穗. 物理化学学报, 2012, 28(6), 1387.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201204013

    14. [14]

      (14) Gao, C.; Wang, N. F.; Peng, S.; Liu, S. Q.; Lei, Y.; Liang, X. X.; Zeng, S. S.; Zi, H. F. Electrochim. Acta 2013, 88, 193. doi: 10.1016/j.electacta.2012.10.021

    15. [15]

      (15) Men, Y.; Sun, T. Int. J. Electrochem. Sci. 2012, 7, 3482.

    16. [16]

      (16) Kaskel, S.; Schlichte, K.; Kratzke, T. J. Mol. Catal. A-Chem. 2004, 208, 291. doi: 10.1016/S1381-1169(03)00545-4

    17. [17]

      (17) Lemme, M. C.; Efavi, J. K.; Mollenhauer, T.; Schmidt, M.; Gottlob, H. D. B.; Wahlbrink, T.; Kurz, H. Microelectron. Eng. 2006, 83, 1551. doi: 10.1016/j.mee.2006.01.161

    18. [18]

      (18) Ponon, N. K.; Appleby, D. J. R.; Arac, E.; King, P. J.; Ganti, S.; Kwa, K. S. K.; O'Neill, A. Thin Solid Films 2015, 578, 31. doi: 10.1016/j.tsf.2015.02.009

    19. [19]

      (19) Zheng, H.; Fang, S.; Tong, Z. K.; Pang, G.; Shen, L. F.; Li, H. S.; Yang, L.; Zhang, X. G. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 12476. doi: 10.1039/c5ta02259b

    20. [20]

      (20) Kakinuma, K.; Wakasugi, Y.; Uchida, M.; Kamino, T.; Uchida, H.; Deki, S.; Watanabe, M. Electrochim. Acta 2012, 77, 279. doi: 10.1016/j.electacta.2012.06.001

    21. [21]

      (21) Xie, Y. B.; Fang, X. Q. Electrochim. Acta 2014, 120, 273. doi: 10.1016/j.electacta.2013.12.103

    22. [22]

      (22) Wang, G. Q.; Liu, S.M. Mater. Lett. 2015, 161, 294. doi: 10.1016/j.matlet.2015.08.110

    23. [23]

      (23) Yang, C. M.; Wang, H. N.; Lu, S. F.; Wu, C. X.; Liu, Y. Y.; Tan, Q. L.; Liang, D. W.; Xiang, Y. Electrochim. Acta 2015, 182, 834. doi: 10.1016/j.electacta.2015.09.155

    24. [24]

      (24) Wei, L.; Zhao, T. S.; Zeng, L.; Zeng, Y. K.; Jiang, H. R. J. Power Sources 2017, 341, 318. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.12.016

    25. [25]

      (25) Mosavati, N.; Chitturi, V. R.; Salley, S. O.; Ng, K. Y. S. J. Power Sources 2016, 321, 87. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.04.099

    26. [26]

      (26) H, Y. J.; Yue, X.; Jin, Y. S.; Huang, X. D.; Shen, P. K. J. Mater Chem. A 2016, 4, 3673. doi: 10.1039/c5ta09976e

    27. [27]

      (27) Liu, M. Y.; Ma, Y. L.; Su, L.; Chou, K. C.; Hou, X. M. Analyst 2016, 141, 1693. doi: 10.1039/c5an02675j

    28. [28]

      (28) Ohnishi, R.; Katayama, M.; Cha, D. K.; Takanabe, K.; Kubota, J.; Domen, K. J. Electrochem. Soc. 2013, 160(6), F501. doi: 10.1149/2.053306jes

    29. [29]

      (29) Thotiyl, M. M. O.; Kumar, T. R.; Sampath, S. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17934. doi: 10.1021/jp1038514

    30. [30]

      (30) Chan, M. H.; Lu, F. H. Thin Solid Films 2009, 517, 5006. doi: 10.1016/j.tsf.2009.03.100

    31. [31]

      (31) Liu, H. J.; Yang, L. X.; Xu, Q.; Yan, C. W. RSC Adv. 2014, 4, 55666. doi: 10.1039/c4ra09777g

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  2
  • 文章访问数:  849
  • HTML全文浏览量:  183
文章相关
  • 发布日期:  2017-03-15
  • 收稿日期:  2016-12-27
  • 修回日期:  2017-02-28
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章