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微流体压力驱动的扫描电化学池显微镜长时间稳定成像
1
作者
王志武
庄健
+2 位作者
宁少慧
程磊
郑强强
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期1528-1537,共10页
为了提升扫描电化学池显微镜(SECCM)对复杂形貌表面电化学活性成像能力,以及避免探针尖端微液滴蒸发和结晶,进而实现长时间、稳定成像,构建了基于纳米移液管探针微流体压力驱动的扫描电化学成像系统。对探针尖端开口处的微液滴流量补偿...
为了提升扫描电化学池显微镜(SECCM)对复杂形貌表面电化学活性成像能力,以及避免探针尖端微液滴蒸发和结晶,进而实现长时间、稳定成像,构建了基于纳米移液管探针微流体压力驱动的扫描电化学成像系统。对探针尖端开口处的微液滴流量补偿、复杂表面形貌同步电化学活性成像可靠性等进行了研究。首先,构建了基于移液管探针微流体压力驱动的SECCM扫描成像系统。接着,建立了移液管微流体压力驱动的探针检测数值模型,研究了探针末端背压与探针尖端流体流量间的关系。然后,在理论模型分析的基础上,实验测试了微流体驱动新方法对具有较大表面形貌特征的玻碳电极材料和铝合金材料表面高分辨率形貌和电化学活性同步成像能力。实验结果表明:新方法可对硬质材料表面(样品表面高度起伏为探针开口直径20倍以上)实现长时间、稳定的电化学成像。新系统的研制将为研究人员在材料电化学、金属材料腐蚀研究提供强有力的工具。
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关键词
扫描电化学池显微镜
局部高分辨率
循环伏安测量
形貌
电化学
活性
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职称材料
扫描电化学池显微镜阿基米德螺旋快速扫描方法的研究
被引量：
2
2
作者
庄健
高丙立
+2 位作者
王志武
廖晓波
闫衡
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第12期175-184,共10页
针对现有扫描电化学池显微镜(scanning electrochemical cell microscopy,SECCM)的扫描方法在扫描成像快速性上的不足,提出一种基于阿基米德螺旋线的新型SECCM快速扫描方法。传统跳跃扫描模式的跳跃高度是在没有先验知识的情况下靠人工...
针对现有扫描电化学池显微镜(scanning electrochemical cell microscopy,SECCM)的扫描方法在扫描成像快速性上的不足,提出一种基于阿基米德螺旋线的新型SECCM快速扫描方法。传统跳跃扫描模式的跳跃高度是在没有先验知识的情况下靠人工经验设定的,为了避免碰撞其取值往往偏大,因此设置的扫描行程越长,消耗时间越久,速度慢、效率低。利用螺旋线轨迹预扫描快速获得待测平面的最高点,进而有效地降低了传统跳跃模式的跳跃行程,大幅提高了SECCM的扫描成像速度。此外,以螺旋线轨迹高速运动来检测最高点时,轨迹具有无冲击、因此样本运动过程无偏移,该扫描方法具有成像稳定性高的优点。通过带状金属表面成像实验表明,相对于传统跳跃扫描模式,阿基米德螺旋扫描方法在保证成像质量的同时扫描速度提高了约110%。可见提出的方法对提升SECCM扫描速度和成像质量有着重要的意义。
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关键词
扫描电化学池显微镜
跳跃
扫描
模式
三维形貌测量
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职称材料
金微米片上气泡成核行为的电化学微观研究
3
作者
李英健
周华旭
+1 位作者
沈丽
陈前进
《东华大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第2期116-121,共6页
电催化析气反应在电解水析氢、氯碱工业和燃料电池等电化学工程应用中广泛涉及。电极界面的气泡行为会显著影响欧姆内阻和局域的物质传递,因此,针对电极界面的纳米气泡行为研究至关重要。采用单通道纳米管扫描电化学池显微镜(SECCM)技...
电催化析气反应在电解水析氢、氯碱工业和燃料电池等电化学工程应用中广泛涉及。电极界面的气泡行为会显著影响欧姆内阻和局域的物质传递,因此,针对电极界面的纳米气泡行为研究至关重要。采用单通道纳米管扫描电化学池显微镜(SECCM)技术实现单晶型金微米片表面单个气泡成核行为的定量研究。在SECCM的微液滴电化学反应池中,金电极表面电催化析氢反应产生局部饱和氢气环境。当液滴内溶解的氢气浓度达到临界值时,纳米气泡发生成核现象并进一步生长形成气泡,进而堵塞玻璃管探针,导致循环伏安曲线出现特征峰值电流。研究表明,与单晶金微米片平面位置的气泡成核行为相比,边缘位置表现出更低的成核势垒,临界成核峰值电流约为平面位置峰值电流的89%。研究进一步验证了表面纳米结构会导致气泡成核行为异质性的结论,并可能为涉及气体反应的电化学工业能量转换电极界面设计提供一种新的策略。
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关键词
气泡成核
单晶金微米片
扫描电化学池显微镜
峰值电流
纳米
电化学
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职称材料
题名
微流体压力驱动的扫描电化学池显微镜长时间稳定成像
1
作者
王志武
庄健
宁少慧
程磊
郑强强
机构
太原科技大学机械工程学院
西安交通大学机械工程学院
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期1528-1537,共10页
基金
国家自然科学基金面上项目(No.52175515)
山西省基础研究计划青年项目(No.202203021222187)
+1 种基金
山西省优秀博士毕业生来晋工作奖励资助基金项目(No.20232068)
太原科技大学科研启动基金项目(No.20222089)。
文摘
为了提升扫描电化学池显微镜(SECCM)对复杂形貌表面电化学活性成像能力,以及避免探针尖端微液滴蒸发和结晶,进而实现长时间、稳定成像,构建了基于纳米移液管探针微流体压力驱动的扫描电化学成像系统。对探针尖端开口处的微液滴流量补偿、复杂表面形貌同步电化学活性成像可靠性等进行了研究。首先,构建了基于移液管探针微流体压力驱动的SECCM扫描成像系统。接着,建立了移液管微流体压力驱动的探针检测数值模型,研究了探针末端背压与探针尖端流体流量间的关系。然后,在理论模型分析的基础上,实验测试了微流体驱动新方法对具有较大表面形貌特征的玻碳电极材料和铝合金材料表面高分辨率形貌和电化学活性同步成像能力。实验结果表明:新方法可对硬质材料表面(样品表面高度起伏为探针开口直径20倍以上)实现长时间、稳定的电化学成像。新系统的研制将为研究人员在材料电化学、金属材料腐蚀研究提供强有力的工具。
关键词
扫描电化学池显微镜
局部高分辨率
循环伏安测量
形貌
电化学
活性
Keywords
scanning electrochemical cell microscopy
localized and high-resolution
cyclic voltammetry
topography
electrochemical activity
分类号
TH742 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
扫描电化学池显微镜阿基米德螺旋快速扫描方法的研究
被引量：
2
2
作者
庄健
高丙立
王志武
廖晓波
闫衡
机构
西安交通大学机械工程学院
西南科技大学制造科学与工程学院制造过程测试技术教育部重点实验室
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第12期175-184,共10页
基金
国家自然科学基金面上项目(51375363)
陕西省科技厅工业公关项目(2013GY2-04)
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(Z201707084)资助.
文摘
针对现有扫描电化学池显微镜(scanning electrochemical cell microscopy,SECCM)的扫描方法在扫描成像快速性上的不足,提出一种基于阿基米德螺旋线的新型SECCM快速扫描方法。传统跳跃扫描模式的跳跃高度是在没有先验知识的情况下靠人工经验设定的,为了避免碰撞其取值往往偏大,因此设置的扫描行程越长,消耗时间越久,速度慢、效率低。利用螺旋线轨迹预扫描快速获得待测平面的最高点,进而有效地降低了传统跳跃模式的跳跃行程,大幅提高了SECCM的扫描成像速度。此外,以螺旋线轨迹高速运动来检测最高点时,轨迹具有无冲击、因此样本运动过程无偏移,该扫描方法具有成像稳定性高的优点。通过带状金属表面成像实验表明,相对于传统跳跃扫描模式,阿基米德螺旋扫描方法在保证成像质量的同时扫描速度提高了约110%。可见提出的方法对提升SECCM扫描速度和成像质量有着重要的意义。
关键词
扫描电化学池显微镜
跳跃
扫描
模式
三维形貌测量
Keywords
scanning electrochemical cell microscopy
hopping scanning mode
three-dimensional topography measurement
分类号
TN16 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
金微米片上气泡成核行为的电化学微观研究
3
作者
李英健
周华旭
沈丽
陈前进
机构
东华大学化学与化工学院
出处
《东华大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第2期116-121,共6页
基金
中央高校基本科研业务费专项资金(2232023G-04)。
文摘
电催化析气反应在电解水析氢、氯碱工业和燃料电池等电化学工程应用中广泛涉及。电极界面的气泡行为会显著影响欧姆内阻和局域的物质传递,因此,针对电极界面的纳米气泡行为研究至关重要。采用单通道纳米管扫描电化学池显微镜(SECCM)技术实现单晶型金微米片表面单个气泡成核行为的定量研究。在SECCM的微液滴电化学反应池中,金电极表面电催化析氢反应产生局部饱和氢气环境。当液滴内溶解的氢气浓度达到临界值时,纳米气泡发生成核现象并进一步生长形成气泡,进而堵塞玻璃管探针,导致循环伏安曲线出现特征峰值电流。研究表明,与单晶金微米片平面位置的气泡成核行为相比,边缘位置表现出更低的成核势垒,临界成核峰值电流约为平面位置峰值电流的89%。研究进一步验证了表面纳米结构会导致气泡成核行为异质性的结论,并可能为涉及气体反应的电化学工业能量转换电极界面设计提供一种新的策略。
关键词
气泡成核
单晶金微米片
扫描电化学池显微镜
峰值电流
纳米
电化学
Keywords
bubble nucleation
single-crystal gold microplate
scanning electrochemical cell microscope
peak current
nano-electrochemistry
分类号
O65 [理学—分析化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
微流体压力驱动的扫描电化学池显微镜长时间稳定成像
王志武
庄健
宁少慧
程磊
郑强强
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
扫描电化学池显微镜阿基米德螺旋快速扫描方法的研究
庄健
高丙立
王志武
廖晓波
闫衡
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
金微米片上气泡成核行为的电化学微观研究
李英健
周华旭
沈丽
陈前进
《东华大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025
0
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