纳米电极稳态电流表征的探讨

摘要：

稳态循环伏安法具有简单、快速判别电极性能和估算电极尺寸的特性,因而被广泛应用于超微电极的表征.但纳米电极由于尺寸极小,其表面形貌的细微变化对电化学行为有明显的扰动,从而影响纳米电极表征的准确性.结合电化学实验和有限元模拟,探讨了纳米电极尺寸、绝缘层半径和电极半径之和与电极半径之比(RG)和尖端孔道对稳态电流的影响.研究表明尺寸较小(r≤80 nm)的纳米圆盘电极,由于反应速率相对扩散较慢,电极反应过程受动力学效应控制,使稳态电流曲线偏离半球形扩散控制的标准“S”型.此外RG值较小的纳米圆盘电极,物质到电极的传递被增强,使极限电流值增大.我们对内嵌式纳米电极进行了进一步研究,并发现电极尖端孔道阻碍了电活性物质的扩散,削弱了动力学的限制,使极限电流值低于同尺度的纳米圆盘电极,伏安电流曲线呈现标准的“S”型.本研究系统地探讨了电极尖端形貌与稳态电流的相互关系,加深了对纳米电极电化学行为的理解.

关键词：纳米电极、稳态电流、有限元模拟、尺寸和形貌

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分类号：TP3;TM9

资助基金：the National Natural Science Foundation of China.21327807,21775043;the Program of Introducing Talents of Discipline to UniversitiesB16017;Natural Sciences and Engineering Council of Canada No.RGPIN-2013-201697.项目受国家自然科学基金.21327807,21775043;高等学校学科创新引智计划B16017;加拿大自然科学和工程理事会RGPIN-2013-201697

在线出版日期：2018-01-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1082-1086