Synthesizing Cu-Sn nanowires alloy in highly-ordered Aluminum Oxide templates by using electrodeposition method
本研究发展一种新颖且简单的电化学方法，以促进奈米线的大规模生产。所提出的电化学技术显示了多功能的可控性的化学成分和晶体结构的铜锡纳米线。另一个重要的因素，这可以通过使用这种方法来控制，是纳米线的有序结构更准确地与传统的合成程序相比。因此，Cu-Sn纳米线以及氧化铝模板通过使用所提出的电化学方法合成的检查，由于它们的形态和化学结构，以找到电沉积的溶液化学和Cu-Sn纳米线的材料性能之间的关系。结果表明，电化学方法制备的纳米线具有高度有序的形貌和可控的化学组成，成本低，实验装置简单，可用于工业应用。
2018-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrochemical reduction of thin graphene-oxide films in aqueous solutions: restoration of conductivity
氧化石墨烯在不同的科学领域有着广泛的应用，包括能量转换。氧化石墨烯（GO）的电化学还原显著提高了其导电性。然而，该过程的动力学取决于溶剂、支持电解质、pH和许多其他因素。大多数研究报道了还原GO的宏观视图和非原位性质。为了扩展关于GO还原的知识，在本研究中，我们使用循环伏安法（CV）、同时2点和4点电阻测量（s24）、导电原子力显微镜（AFM）和理论计算。使用CV，我们证明了支持电解质（KCl或LiCl）的选择影响电化学GO还原发生的电位范围。该过程的活化能估计为低于30 kJ mol-1，在两种电解质中，显着低于热还原GO所需的。同时原位S24电阻测量表明，GO膜在深负电位下达到高导电状态，具有从非导电到导电状态的突然的不可逆的切换。然而，导电AFM呈现了这个过程的更精确的图像：GO膜的还原局部开始，而形成的导电岛在还原过程中生长。通过理论计算证实了这种机制，表明还原开始于GO基面上的孤立的氧官能团，而簇合的OH基团更难以还原。所呈现的结果可以通过精确控制还原的GO膜的还原程度和导电面积的百分比来帮助定制用于特定电化学应用的还原的GO。
2021-11-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Comparison of the electrochemical performance of CeO2 and rare earth-based mixed metallic oxide (Ce0.9Zr0.1O2) for supercapacitor applications
采用溶胶-凝胶法制备了CeO 2和Ce0.9Zr0.1O2材料，研究并比较了它们在超级电容器中的电化学性能。通过XRD、SEM和EDX对CeO 2和Ce0.9Zr0.1O2进行了结构、形貌和元素研究。采用循环伏安法、恒流充放电和电化学阻抗谱技术研究了这些材料的电化学性能。掺杂增强了电极的电化学性能，通过提高掺杂体系在2 mV s-1下在2 mol L-1 KOH电解质溶液中对Ag/AgCl参比电极的比电容（~ 150%，从96 F g-1提高到243 F g-1）。Ce0.9Zr0.1O2在电流密度增加10倍的情况下仅表现出约30%的电容退化。Ce0.9Zr0.1O2在800次循环后也显示出16%的电容退化，在2 A g-1电流密度下具有优异的库仑效率（~100%）。用Zr 4+离子（0.84 μ m）部分取代Ce 4+离子（0.97 μ m）导致晶格参数减小，如Rietveld精修所证实的。Ce_（0.9）Zr_（0.1）O_2具有良好的能量和功率密度，分别为1.128Wh·kg ~（-1）和112.5W·kg ~（-1）。此外，Ce0.9Zr0.1O2在KOH电解质中更好的扩散性（使用基于Randles-Sevcik方程的分析表示）与更好的电化学性能相关。这里提出的这些见解清楚地表明，Zr掺杂到CeO 2中导致电化学和超级电容应用的有前途的候选材料。
2021-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Doped-MoSe2 nanoflakes/3d metal oxide-hydr(oxy)oxides hybrid catalysts for pH-universal electrochemical hydrogen evolution reaction
通过高效且具有成本效益的电化学水裂解生产清洁氢气非常有希望满足未来全球能源需求。具有高析氢反应（HER）活性和在酸性和碱性环境中的电化学稳定性的地球丰富材料的设计总结了实际应用所需的结果。在这里，我们报告了用于产生MoSe 2纳米片/3d金属氧化物-氢（氧）氧化物混合HER-催化剂的液相剥离的单层/少层薄片的非贵3d金属Cl-化学掺杂。我们建议，电子转移从MoSe2纳米片的金属阳离子和氯络合诱导的中和，以及原位形成的金属氧化物-氢（氧）氧化物MoSe2纳米片的表面上，定制衍生催化剂的质子亲和力，增加其活性位点的数量和HER-动力学在酸性和碱性电解质。掺杂的-MoSe 2纳米片/金属氧化物-氢（氧）氧化物杂化物与单壁碳纳米管异质结构之间的电化学耦合进一步加速了HER过程。最后，多个异质结构的单片堆叠被报道为一种简易的电极组装策略，以实现在0.5M H2SO4和1M KOH中分别为0.081V和0.064V的阴极电流密度为10mAcm-2的过电位。这为解决pH通用H2生产中的电流密度与超电势要求提供了新的机会。
2019-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of electrochemical oxide film growth -- impact of band-to-band tunneling
本文扩展了点缺陷模型（R-PDM），引入电子、空穴输运和带间隧穿，证明带间隧穿仅在窄带隙和高电场下发生，电子与空穴对电场有缓冲作用但不会使其恒定，并指出在窄带隙或界面电化学反应情形下建模必须包含电子和空穴。
2023-08-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electrochemical lithium intercalation in nanosized manganese oxides
采用碘化锂在水介质中还原高锰酸钠（MnOx-I）和碳酸锰中温分解（MnOx-C）制备了X射线非晶锰氧化物。TEM显示这些材料不是无定形的，而是纳米结构的，在MnOx-C中具有突出的尖晶石子结构。这些材料在第一次循环（电位窗口1.8- 4.3V）时嵌入容量高达200 mAh/g的锂，并且在第100次循环时嵌入容量高达175 mAh/g的锂。MnOx-C的最佳性能在钴掺杂时获得。电位电化学谱表明，初始放电引起MnOx-C相发生两相转变，但MnOx-I相没有发生两相转变。EXAFS和XANES证实了锰在氧化还原过程中的参与，局部结构的变化比已知的长程结晶锰氧化物小得多。X射线吸收光谱还表明，钴在MnOx-C是二价的，不参与电化学反应。
2007-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of structural, electrical and electrochemical properties of La0.6Sr0.4Fe0.8Mn0.2O3-δ as an intermediate temperature solid oxide fuel cell cathode
采用溶胶-凝胶法合成了La0.6Sr0.4Fe0.8Mn0.2O3（LSFM）化合物，并将其作为中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFC）的阴极材料。X射线衍射（XRD）分析表明，LSFM具有R-3c空间群对称的菱面体结构。XRD图谱显示在600、700和800 ℃下烧结一周的LSFM和Y2 O3稳定的ZrO 2（YSZ）混合物粉末中存在非常少量的杂质相。LSFM在783 ℃空气中的最大电导率为35.35 S·cm ~（-1）。氧化学扩散系数DChem从1.39*10-6增加到7.66*10- 6.cm 2。在600-800 ℃温度范围内，氧表面交换系数kChem在2.9 × 10 ~（-3）~ 8.7 × 10 ~（-3）cm·s ~（-1）之间。LSFM对称电池在600、650、700、750和800 ℃下的面积比电阻（ASR）分别为7.53、1.53、1.13、0.46和0.31.cm 2，相关激活能Ea约为1.23 eV。
2019-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Accurate First-Principles Electrochemical Phase Diagrams for Ti Oxides from Density Functional Calculations
发展一种精确的模拟固体电化学稳定性的方法，以及理解与其准确性相关的物理，对于改善化合物的性能和预测新材料在水环境中的稳定性至关重要。在这里，我们提出了一个工作流程的第一原理电化学相图（Pourbaix）的准确计算。利用该方案，我们利用密度泛函理论研究了Ti和Ti氧化物的电化学稳定性。首先，我们发现交换相关泛函在预测形成能和电化学稳定性方面的准确性与其中的电子交换相互作用密切相关。其次，MetaGGA和混合泛函与更精确的描述的电子交换相互作用导致系统的Pourbaix图的准确性的改善。此外，我们表明，准确的Ti Pourbaix图也需要包括通过振动贡献的自由能的热效应。然后，我们用这些图来解释各种实验的Ti-O系统的电化学现象，并表明，如果实验形成能量的钛氧化物，其中包含的贡献，由于其产生在高（燃烧）温度下的缺陷，直接用于预测室温Pourbaix图然后显着的不准确的结果。相反，来自精确的第一性原理计算的形成能，例如，使用元GGA和混合泛函，被发现是更可靠的。最后，为了方便将来的应用，我们准确的电化学相平衡图，钛Pourbaix图与水离子浓度的变化也提供了。
2015-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous Mo-Ta oxide nanotubes for long-term stable Mo oxide based supercapacitors
随着便携式电器的大规模使用，出现了对越来越高密度的能量存储装置的高需求。原则上，MoO 3具有作为超级电容装置中的负电极材料的大电位，这是由于可以从其可逆氧化还原反应获得的高电荷密度。然而，MoO 3在水性电解质中的电化学稳定性极差，阻碍了其在高电容装置中的实际应用。在这项工作中，我们描述了如何克服这一严重的稳定性问题，形成非晶氧化钼/氧化钽纳米管阳极氧化的钼钽合金。临界量的Ta氧化物（> 20 at-%）的存在防止了MoO 3相的电化学衰减，从而产生极高的稳定性。由于钽氧化物提供的保护，在10000次充电/放电循环后没有电容损失。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Functional thin films as cathode/electrolyte interlayers: a strategy to enhance the performance and durability of solid oxide fuel cells
诸如固体氧化物燃料电池（SOFC）的电化学装置可以极大地受益于纳米工程化薄膜多功能层的实施，该纳米工程化薄膜多功能层除了提供增强的电化学活性之外，还提供改善的机械和长期稳定性。采用脉冲激光沉积法制备了Sm 0. 2Ce 0. 8 O 1. 9-La 0. 8 Sr 0. 2 MnO 3- $δ$自组装纳米复合材料，并将其作为阳极支撑固体氧化物燃料电池的功能氧电极.在电池结构中引入功能性双层导致用于制造高性能燃料电池（在0.7 V和750 $^\circ$ C下功率密度为1.0 W.cm-2）的简单加工技术。耐久性测试进行了长达1500小时，显示在极端的操作条件下的1 A.cm-2的小降解，而在0.5 A.cm-2的稳定行为。测试后的分析，包括扫描和透射电子显微镜和电化学阻抗谱，表明纳米工程薄膜层保持大部分操作后的形态稳定。
2022-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Charge coloration dynamics of electrochromic amorphous tungsten oxide studied by simultaneous electrochemical and color impedance measurements
电致变色（EC）体系中的显色机理可以通过比较电响应和光响应的动力学来探讨。本文采用电化学阻抗谱（EIS）和颜色阻抗谱（CIS）两种技术（$\text{---}$），同时测量了非晶氧化钨薄膜的线性频率依赖的电学和光学响应。这是在不同的偏置电位下完成的，这可以与不同的嵌入水平相关联。等效电路拟合的EIS谱被用来提取法拉第成分参与的总阻抗响应。后者被分配到一个中间吸附步骤之前的嵌入和扩散的电子-离子对在膜中。将表示为复光学电容的量与复电容$\text{---}$进行比较，特别地，它们的表达式与法拉第过程有关。在低嵌入水平的着色遵循吸附和扩散现象。相反，扩散的贡献是占主导地位的高嵌入水平和吸附的一个似乎是可以忽略不计的，在这种情况下。对于完全同步的电学和光学响应，它们的复光谱预计仅相差一个倍增因子。这是在低嵌入水平的情况下，除了在高频率的小偏差。随着插层水平的增加，观察到与这种行为的明显偏离。如在这项工作中提出的，频率相关的技术的组合，可以帮助在EC材料中的着色机制的动态的理解在各种条件$\text{---}$例如，在不同的嵌入水平和光学波长。
2020-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Passivation-induced physicochemical alterations of the native surface oxide film on 316L austenitic stainless steel
采用飞行时间二次离子质谱、X射线光电子能谱学、原位光电流谱和电化学分析相结合的方法研究了316 L不锈钢表面氧化膜电化学钝化后的物理化学变化。所制备的表面被约2nm厚的混合（Cr（III）-Fe（III））和双层羟基化氧化物覆盖。内层高度富集Cr（III），外层则不那么富集。钼主要以Mo（VI）的形式集中在外层。镍仅以痕量水平存在。这些内层和外层分别具有3.0和2.6-2.7 eV的带隙值，并且氧化物膜将表现为绝缘体。在硫酸溶液中的电化学钝化导致Fe（III）的优先溶解，导致外层的厚度减小并且其在Cr（III）和Mo（IV-VI）中的富集增加。内层的进一步Cr（III）富集导致光活性的损失，并且随着腐蚀电位的阳极偏移和极化电阻增加~4倍而改善了防蚀。钝态时效促进了钝化膜内阻挡层中Cr的富集。
2019-06-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structural and electrochemical properties of MnO2-Carbon based supercapacitor electrodes
我们目前的结果的方法，将氧化还原活性锰氧化物的碳干凝胶的三维多孔结构下自限制的无电条件。通过改变碳骨架的结构，我们发现氧化锰的沉积优选发生在碳干凝胶的外表面区域上。从我们的详细分析中，我们得出结论，三维碳干凝胶的颗粒和孔径范围从10到20 nm和低锰氧化物前体浓度与长沉积时间相结合，有利于快速操作的赝电容电极具有高电容和有效利用的氧化还原活性成分。
2014-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Stress Evolution in Lithium-ion Composite Electrodes during Electrochemical Cycling and Resulting Internal Pressures on the Cell Casing
将由高能量密度层状氧化物（Li1.2Ni0.15Mn0.55Co0.1O2，理论容量~377 mAh/g）、聚偏氟乙烯（PVdF）粘合剂和电子传导添加剂制成的复合阴极涂层结合到弹性基底。通过将阴极与容量匹配的石墨阳极配对而构建的电化学电池进行电化学循环，并且使用衬底曲率技术测量阴极涂层中的实时平均应力演变。在应力演化曲线的功能显示与氧化物中的相变的相关性，从而产生的数据补充原位XRD研究这种材料。的应力演化表现出复杂的变化与锂浓度表明，与氧化物中的相变的体积变化不是单调变化的函数的锂浓度。在氧化物脱锂期间阴极中的峰值拉伸应力为约1.5MPa，并且在氧化物锂化期间的峰值压缩应力为约6 MPa。还使用相同的技术单独测量阳极涂层中的应力演变。测量的应力被用来估计内部压力，在一个圆柱形的锂离子电池与双辊电极的发展。
2015-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Manganese oxide-functionalized graphene sponge electrodes for electrochemical chlorine-free disinfection of tap water
本研究提出氧化锰功能化石墨烯海绵电极，通过氨基掺杂增强稳定性与催化性能，在低能耗下实现对自来水中大肠杆菌的高效无氯电化学消毒，并揭示储存温度与赝电容的协同灭活作用。
2024-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High-performance solid-state electrochemical thermal switches with earth-abundant cerium oxide
本文提出以地球丰产的CeO2薄膜结合YSZ固体电解质构建固态电化学热开关，通过还原/氧化循环实现κ在2.2与12.5 W/mK间可逆切换，通断比达5.8，显著提升热开关性能。
2024-08-22 cond-mat.mtrl-sci
pH-Sensitive Ultra-thin Oxide-Liquid Metal System: Understanding the Fundamental Sensing Mechanism
本文研究液态金属GaInSn悬滴的超Nernstian pH响应，揭示超薄Ga2O3界面热力学驱动的离子交换机制，并通过引入离子交换因子推导统一Nernst方程，为二维氧化物电化学传感器提供新理论基础。
2024-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
$In$ $situ$ and $operando$ characterisation techniques for solid oxide electrochemical cells: Recent advances
Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔国立理工学院）；LMGP（材料与物理化学实验室）
本文综述了原位和工况表征技术在固体氧化物电化学电池中的最新进展，重点介绍了其在电化学反应、表面缺陷化学、纳米颗粒析出及Sr偏析退化研究中的应用，并展望了多模态方法对提升电池性能的潜力。
2020-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Interface Damping by Electrochemical Gold Oxidation
本研究通过原位椭偏测量发现电化学金氧化可产生强于硫醇、金属氧化物涂层的化学界面阻尼效应，揭示了该效应的饱和特性，修正了此前金氧化反射变化仅归因于氧化物涂层的认知。
2024-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
A physics-informed neural network approach to the point defect model for electrochemical oxide film growth
University of Waterloo（滑铁卢大学）；University of Bremen（不来梅大学）
提出物理信息神经网络（PINNs）用于电化学氧化膜生长模拟，通过无因次化、神经正切核损失平衡和混合训练解决多物理场失效问题，实现与有限元基准相比误差低于1%。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Synthetically Encapsulated \& Self-Organized Transition Metal Oxide Nano Structures inside Carbon Nanotubes as Robust Li-ion Battery Anode Materials
我们报告了一个全面的研究四种不同的过渡金属氧化物封装在碳纳米管（CNT）的电化学性能。与氧化物包封物的类型无关，所有这些样品与裸氧化物相比都表现出优异的循环稳定性。在样品合成过程中创新性地使用樟脑，可以精确控制这些自组织碳纳米管结构的形态，这反过来似乎对比容量的大小起着至关重要的作用。不同样品的电化学数据的比较评价提出了有趣的推论有关的形态，填充分数的氧化物封装，和存在的氧化物纳米颗粒粘附在填充的CNT外。我们的研究结果为优化关键参数提供了有用的指针，从而为使用这些合成封装和自组织碳纳米管结构作为锂离子电池的阳极材料以及可能的其他电化学应用铺平了道路。
2020-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Toward in-situ/operando X-ray absorption spectroscopy and electrochemical characterization of solid oxide fuel cells
LNLS/CNPEM（巴西国家同步光光源实验室/巴西国家能源与材料研究中心）；CAB（阿根廷科学院）；UNSAM（阿根廷国家科学技术研究委员会）；UNA（巴拉圭国立大学）；USP（圣保罗大学）；UNESP（圣保罗州立大学）；Ilum（伊卢姆公司）；UdelaR（乌拉圭共和国大学）；Unicamp（坎皮纳斯州立大学）
开发与同步辐射兼容的专用实验装置，结合荧光X射线吸收光谱和电化学阻抗谱，在高温和不同气氛下原位表征对称中温固体氧化物燃料电池。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Self-Assembling Oxide Catalyst for Electrochemical Water Splitting
可再生能源转换和储存以及温室气体零排放技术是社会的主要任务和挑战。通过碱性水电解生产的氢燃料可以满足所有这些需求，但是该技术在经济上是薄弱的，受到析氧反应速度缓慢的限制。复合金属氧化物被建议作为低成本有效的催化剂来克服这个问题。但由于其长期稳定性不足、结构劣化和电催化活性降低等问题，限制了其应用。本文报道了一种新型的钙钛矿型自组装材料BaCo 0. 98 Ti 0. 02 O 3-$δ$：Co 3 O 4，该材料具有优异的性能，即使在353 K温度下，其性能也没有退化。通过化学和结构分析，确定了降解机理，并通过选择性掺杂进行了改性。短程有序和化学组成而不是长程序是决定其优异性能的因素。所得的一般设计规则可用于进一步开发氧化物基电催化材料。
2017-07-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
An operando calorimeter for high temperature electrochemical cells
操作量热法先前已用于研究在室温或接近室温下电化学电池（例如电池）中的降解、副反应和其它电化学效应。量热数据可以提供关于电化学电池的寿命和热性质的重要信息，并且可以用于实际工程应用，例如热管理。高温电化学电池如固体氧化物燃料电池或电解槽也可以受益于操作量热法，尽管据我们所知，还没有商业上开发出这样的单元。在此，我们报告了一种能够在高达1,000 °C的温度下在氧化和还原气氛中同时进行量热和电化学的操作量热计。量热计是通过修改一个商业装置，最初设计用于研究高温电化学电池在各种气体环境中。我们利用灰箱，非线性系统识别模型来分析量热数据，并实现了16.1 +/- 11.7 mW的电化学电池功率灵敏度。这种操作量热仪提供了研究高温下电化学电池的热和动力学行为所需的工具。
2018-08-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Investigating oxides by electrochemical projection of the oxygen off-stoichiometry diagram onto a single sample
提出一种电化学投影新方法，通过在单一薄膜样品上产生可控的一维氧浓度梯度，结合空间分辨表征技术，高效且连续地研究氧化物功能特性随氧含量的变化。
2025-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Passivity of Metals in the Point Defect Model: Effect of Chloride [Part-III]
本文研究了在一定外加电位下，氯化物的加入对金属表面预先存在的致密氧化层稳定性的影响。本文用我们最近提出的点缺陷模型（PDM）的一种变体，建立了氯离子引起的金属-薄膜界面金属空位的积累和氯离子引起的致密氧化层溶解的理论。在准稳态近似下，精确地解决了相关的移动边界值问题，并找到了孵化时间，氧化物溶解时间，临界点蚀电位，钝化电流密度和金属空位浓度的时间演化和这些量对氯离子浓度的依赖关系的解析表达式。还提供了一些诊断。原始PDM的另一个反应在变体中的反应的替换被示出具有重要的后果的氯离子效应。虽然最初的PDM调用的肖特基对反应耦合的氯离子的阳离子通量和金属空位的产生，本模型耦合的氯离子直接的金属空位湮灭没有调用的肖特基对反应。氯离子的阴离子磁通钉扎被证明是足以使氧化层不稳定。本工作的一个有趣的结论是，较厚的氧化物层通常更容易受到点蚀，由于氯离子和较薄的氧化物层不稳定的存在下，通过简单的溶解。
2012-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electrical properties of thermal oxide scales on pure iron in liquid lead-bismuth eutectic
利用电化学阻抗谱研究了200 ℃时预氧化铁在液态铅铋共晶（LBE）中的阻抗行为。比较了铁在空气中氧化不同温度和时间后所生长的氧化物的结构和电阻。结果表明，氧化温度越高，氧化膜的电阻越大，这是由于氧化膜的氧化皮越厚，缺陷越少。在相同温度（600 oC）下，延长氧化时间也可以降低氧化膜中的缺陷浓度，提高LBE中氧化膜的阻抗。
2020-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Chemical transformation of MgH2/V2O5 composite to Mg-V-O rock salt and its influence on the electrochemical Li conversion and hydrogen storage characteristics of MgH2
University of Aveiro（阿威罗大学）；LASI - Intelligent Systems Associate Laboratory（智能系统联合实验室）；International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）
研究了含钒氧化物的镁氢化物作为储氢材料的锂转化行为，通过X射线衍射和X射线光电子能谱分析发现镁钒氧化物岩盐结构的形成，表明添加剂显著影响锂与镁氢化物的反应，导致高初始放电容量和有限充电容量，且体积膨胀非不可逆原因。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning Assisted Prediction of Electrochemical Lithiation State in Spinel Lithium Titanium Oxide Thin Films
National Taiwan University of Science and Technology（国立台湾科技大学）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Indian Institute of Technology Jammu（印度理工学院詹姆分校）；University of Chicago（芝加哥大学）
本研究构建结合拉曼光谱的机器学习-深度学习框架，经预处理3272条覆盖全嵌锂区间的LTO薄膜光谱后对比多类模型，发现CNN以超99.5%的准确率实现嵌锂状态精准预测与电导率估算，为电池材料表征提供可扩展方案。
2025-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Requirements for beneficial electrochemical restructuring: A model study on a cobalt oxide in selected electrolytes
对有益材料重组为更高性能OER电催化剂的要求仍然是一个很大程度上悬而未决的问题。在这里，我们使用赤藓糖醇（Co $_3$（AsO $_4$）$_2\cdot$ 8H $_2$ O）作为Co基OER电催化剂，以评价其在四种不同电解质中在pH 7下原位重构成无定形Co基催化剂期间的催化性能。使用衍射，显微镜和光谱，我们观察到的重组动力学依赖于电解质中的阴离子的强烈影响。只有碳酸盐电解质才能活化催化剂电极，这与其缓慢的重组动力学有关。虽然其周转频率（TOF）在300次循环后从2.84 O $_2$ Co $^{-1}$ s $^{-1}$降低到0.10 O $_2$ Co $^{-1}$ s $^{-1}$ s的恒定值，但氧化还原活性位点的数量持续增加，这解释了约100%的电流增加。最终活化的材料具有足够的本地秩序，高的钴氧化态和大量的氧化还原活性的钴离子，我们确定为三位一体，提高OER活性。因此，本工作为通过电化学重组来合理设计高性能OER催化剂提供了新的见解。
2021-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electrochemical Screening of Contact Layers for Metal Halide Perovskites
优化选择性接触层的光刻是必要的，以产生高性能稳定的设备。然而，这对于钙钛矿来说是困难的，因为它们复杂的界面缺陷影响有源层中的载流子浓度以及界面处的电荷转移和复合。使用真空热蒸发氧化锡作为案例研究，我们强调电化学测试是简单的，但屏幕设备相关的接触层属性，使他们有用的工艺开发和质量控制。具体而言，我们表明，循环伏安法和恒电位计时电流法与关键性能参数在完成的设备，以及其他材料/界面性能相关的设备，如分流途径和化学成分。具有快速，可靠，可扩展和可操作的电子特性探针越来越重要，因为卤化物钙钛矿光致发光接近其理论极限和大面积器件的规模。
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Sol-Gel-Derived NiO/ZnO Thin Films with Single and Heterostructure Layers for Electrochemical Energy Storage
本研究通过溶胶-凝胶法制备NiO/ZnO异质结构薄膜，利用掺杂和异质结构提升电容性能，为超级电容器提供低成本、可扩展的电极材料。
2026-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Potential jumps at transport bottlenecks cause instability of nominally ionic solid electrolytes in electrochemical cells
电化学装置如固体氧化物燃料电池（SOFC）、固体氧化物电解槽电池（SOEC）和锂离子电池（LIB）的正常操作有时会由于意外形成内相而失败。这些相包括SOEC的氧化锆电解质内的晶界处的氧气泡、全固态LIB的（石榴石型）Li 7 La 3 Zr 2 O 12电解质内的孤立的Li金属岛以及Na-S电池的Na-β-氧化铝和NASICON电解质内的类似Na金属岛。值得注意的是，虽然这些设备可以在两种极性下工作，但故障的倾向取决于极性。在这里，我们解释这些和其他现象在名义上的离子固体电解质和混合导电电极在简单的热力学和动力学方面：意想不到的内部相是由一个大的潜在的跳跃，需要推动一个恒定的离子或电子流通过其内部传输瓶颈。内相形成的明确规则，包括其极性依赖性制定，以帮助预测和减轻它，这将导致微观结构不稳定，效率恶化和击穿。
2020-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion- Migration-Reaction-Limited Aggregation of Point Defects: A Model for the Stability of Oxide-layers on Metals and Its Breakdown
薄的氧化层保护金属免受电化学腐蚀，因此该氧化层的稳定性对于金属的耐腐蚀性至关重要。在电化学过程中在金属-氧化物层界面和氧化物层-环境界面处注入该氧化物层的阳离子和阴离子点缺陷的动力学决定了该氧化物层的稳定性。最初由Digby Macdonald提出并由Bosco Emmanuel完善为一个正确而完整的理论的点缺陷模型为研究这一稳定性问题提供了具体的基础。我们已经制定了一个系统的3耦合微分方程（2偏微分方程和一个常微分方程）与适当的初始和边界条件，包括缺陷注入反应。该方程组识别了点缺陷在氧化层中的扩散、迁移和聚集。的缺陷聚类建模使用Avrami定理和随机团聚体的面积体积法。这项研究预计将提供深入了解与氧化层的击穿和周期性，非周期性和混沌振荡的电流/电位的信号的钝化氧化层的击穿的临界性。大量的实验数据正等待着在一个框架内被理解，比如现在。还报告了模型的一些初步结果。
2018-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Monitoring Nitric Oxide in Trigeminal Neuralgia Rats with a Cerium Single-Atom Nanozyme Electrochemical Biosensor
本文开发了一种基于铈单原子纳米酶Ce1-CN的高灵敏度NO电化学生物传感器，具有超宽线性范围和超低检测限，用于实时监测三叉神经痛大鼠中NO水平，并揭示了NO与TN发病及卡马西平疗效的关联。
2025-09-22 cond-mat.mtrl-sci physics.med-ph q-bio.BM
Electronic Structure Modeling of Electrochemical Reactions at Electrode/Electrolyte Interfaces in Lithium Ion Batteries
综述了锂离子电池电极/电解质界面的从头算分子动力学研究进展。我们的目标是向实验主义者介绍适用于迄今为止最忠实于实验条件的模型的模拟技术，并向理论家强调这一主题固有的跨学科性质需要弥合固态和液态观点之间的差距。我们考虑了液体碳酸乙烯酯（EC）在锂嵌入石墨，锂金属，氧化物涂层石墨和尖晶石锰氧化物表面上的分解。这些计算被放在更广泛研究的水-固界面的背景下。我们的主要主题包括动力学控制的双电子诱导反应，打破以前被忽视的化学键EC，和电子隧穿。未来在原子尺度上对电池进行建模的工作需要超越最先进的能力，这强调了应用电池研究可以而且应该推动基础科学的发展。
2013-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Potential Transition in Mixed Conducting Oxide Electrolyte
通常假定薄氧化物电解质中的氧电势在电极之间遵循线性分布。然而，Jacobsen和Mogensen已经表明，对于固体氧化物电化学电池中的薄氧化锆膜，情况并非如此。在这里，我们表明，有一个无处不在的氧电位过渡植根于混合导电氧化物内部的电子导电性的p型/n型转变，并且过渡是非常敏感的电极电位和电流密度。它还对电子和空穴的电导率比以及它们与晶格氧和空位的关联非常敏感，这往往会增加氧流量。直接证据的急剧的氧势转变已被发现在一个同样尖锐的晶粒尺寸转变在电加载氧化锆。更广泛地说，氧势转变类似于一阶相变。因此，它将遭受界面不稳定性，特别是在高电流密度器件中。这些研究结果提供了新的机会，以了解几个不同的观察文献中，从微观结构退化和应力分布在固体氧化物燃料/电解槽电池，场辅助烧结，导电丝电阻记忆，在电化学电池中的枝晶形成。
2018-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Insulator-Metal Phase Transitions in Epitaxial Tungsten Oxide Films during Electrolyte-Gating
氧化物和电解质之间的界面引起各种过程，例如静电电荷积累/耗尽和电化学反应，例如在电场下的嵌入/脱钙。在这里，我们直接比较典型的双电层晶体管的几何形状，采用${A}$ -位置空缺钙钛矿WO $_3$外延薄膜作为沟道材料和两种不同的电解质作为选通剂的操作。在选通期间进行的X射线衍射和沟道电阻的$\textit{In situ}$测量揭示，在这两种情况下WO $_3$薄膜通过多个相变达到新的金属状态，伴随着面外晶格常数的变化。电子从与离子液体的界面侧静电累积，而碱金属离子更均匀地嵌入到与聚合物电解质的膜中。通过比较掺杂载流子密度、晶格变形行为和相变时间常数，我们系统地证明了静电和电化学过程中的这种差异。
2016-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Control of dopant crystallinity in electrochemically treated cuprate thin films
我们提出了一种方法的基础上\textit{ex-situ}（后生长）电化学控制薄膜中的氧浓度的超导氧化物La $_2$ CuO $_{4+y}$外延生长在衬底上的同构LaSrAlO $_4$。取决于氧浓度的超导转变温度可以通过调节用于电化学反应的基础溶液的pH水平来调节。作为我们的主要发现，我们证明，掺杂剂氧可以占据间隙层在取向无序状态或组织成结晶相通过一种机制，其中掺杂剂氧被插入到衬底中，改变晶格对称性的衬底和外延膜。我们讨论了这种机制，并描述了由此产生的方法作为一个平台，在其他过渡金属氧化物的薄膜进行探索。
2019-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Anomalous electrochemical capacitance in Mott insulator titanium sesquioxide
迄今为止，具有纯双电层电容的电化学电容器在很大程度上仅限于碳材料。具有法拉第赝电容的常规金属氧化物在高温下基本上遭受材料不稳定性，因此需要表现出具有材料稳定性的热改进的高双电层电容的新型金属氧化物。在这项研究中，三氧化二钛，Ti $_2$ O $_3$，一种莫特绝缘体，在其金属状态下在300 $^o$ C显示出异常增加的$\approx$ 560%的固态电化学电容相比，其原始的响应在室温（RT）。在水性电解质中，获得的最大电容高达1053 $μ$ F/cm $^2$，这是307%，高于与固态电解质。此外，半导体状态的Ti $_2$ O $_3$表现出$\approx$ 3500%的增强，其电化学电容在室温下红外照射后。所观察到的电化学响应在Ti $_2$ O $_3$是由于半导体的金属状态的过渡，通过重新分配的本地化电子。我们的实验结果发现一个很好的协议与第一性原理密度泛函理论计算，揭示了在电荷密度随温度的升高，这主要是由于表面钛原子的增加。该研究为设计电化学双电层电容的理论计算开辟了广阔的途径，该理论计算揭示了电荷密度随着温度的升高而增加，这主要归因于表面Ti原子。该研究为设计具有高化学稳定性的Ti $_2$ O $_3$的电化学双电层电容开辟了广阔的途径。
2022-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Three reversible states controlled on a gold monoatomic contact by the electrochemical potential
研究了电化学电位控制下Au单原子接触的电导。Au接触显示出取决于电势的三种不同行为：1个$G_{0}$当接触电位保持在-0.6 V时，显示出（$G_{0}$ = $2e^{2}/h$）、0.5 $G_{0}$和低于1 $G_{0}$的不明确值在0.1 M Na $_{2}$ SO $_{4}$溶液中，Ag/AgCl分别为-1.0 V（双层电位）、-1.0 V（析氢电位）和0.8 V（氧化物形成电位）。这三种可逆状态和它们各自的电导可以完全由电化学电势控制。这些电导值的变化进行了讨论的基础上提出的结构模型的氢吸附和氧纳入Au单原子接触。
2008-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Revealing timescale-dependent oxygen vacancy distributions in solid oxide fuel cell electrodes using frequency-resolved X-ray absorption (FR-XAS)
电化学能量转换材料的开发需要深入了解亚微米长度尺度下控制化学和物理速率的因素。许多工作者已经寻求开发针对这些长度尺度的化学敏感的原位或操作成像技术。然而，目前的方法集中在稳态或逐步响应。为了探测电极过程的空间和时间，我们已经开发了一种频率分辨的实施X射线吸收成像（FR-XAS），可以测量局部电化学反应在operando在全球正弦阻抗测量。频率分辨一维图像的氧空位分布在薄膜SOFC阴极材料（$La_{1-x}Sr_xCoO_{3- δ}$）揭示，第一次实验，与Warburg和Gerischer阻抗的缺陷浓度。这些图像的分析允许直接提取扩散和动力学速率参数，独立于全局阻抗。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Optoionic Impedance Spectroscopy (OIS): a model-less technique for in-situ electrochemical characterization of mixed ionic electronic conductors
本文提出无模型的光离子阻抗谱（OIS），通过栅压下光学响应动态变化原位提取MIEC的离子缺陷浓度与嵌入动力学，并在钙钛矿氧化物薄膜中验证。
2024-07-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optoelectronic properties of silver doped copper oxide thin films
本研究通过热蒸发共掺杂银并退火制备氧化铜薄膜，对比未掺杂与银掺杂薄膜的结构和光电性能，发现热蒸发是调控金属氧化物性质的简便有效途径。
2023-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A copper sulfide-hydroxypropyl $β$-Cyclodextrin-reduced graphene oxide composite for highly sensitive electrochemical detection of 5-hydroxytryptamine in biological samples
National Taipei University of Technology（国立台北科技大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文提出一种Cu2S/Hβcd-rGO复合电催化剂，用于生物样品中5-羟色胺的高灵敏电化学检测，具有宽线性范围、低检测限和优异选择性。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The Oxygen Reduction Pathway for Spinel Metal Oxides in Alkaline Media: An Experimentally Supported Ab Initio Study
本研究利用联合密度泛函理论与电化学测量，为立方Co3O4纳米颗粒电催化剂上的氧还原反应提出了一条更贴近实验的新理论路径，并引入电化学应变光谱技术验证反应路径与速率决定步骤。
2023-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
A technical report on the surface-energy and morphology-based screening for electrode/electrolyte interface compatibility in SOFC/ReSOC materials
Politecnico di Bari（巴里理工大学）
提出基于表面能和形貌的电极-电解质界面兼容性筛选方法，通过接触角测量和共聚焦形貌分析构建兼容性矩阵，发现高粘附功、低界面能和合适基底形貌是关键。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Electrochemical Polishing of Chemical Vapor Deposited Niobium Thin Films
研究CVD生长并经EP抛光的铌薄膜的表面形貌与机制，发现EP能显著降低表面粗糙度，且与BCP不同，表现出对晶体取向的依赖性，为优化薄膜SRF应用提供指导。
2023-01-02 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.app-ph
Study of RF Sputtered Antimony Alloyed Bismuth Vanadium Oxide (Sb:BiVO4) Thin Films for Enhanced Photoelectrochemical (PEC) performance from Bandgap Modulation to Thickness Optimization
单斜白钨矿钒酸铋（BiVO 4）是一种很有前途的水分解光阳极，但由于其相对较高的带隙（2.4eV），PEC性能受到限制。在这里，我们成功地降低其带隙为1.72 eV的控制锑合金化。采用固相反应法制备了Sb：BiVO 4（Sb：BiVO 4）低禁带薄膜。几个生长参数，粉末晶体学，沉积后的影响，和表面处理，厚度依赖性，电解质对光腐蚀的影响进行了研究，随着其光学和电化学特性。我们发现Sb：BiVO_4是一种在可见光范围内（1.72 eV）的直接带隙材料，其价带位置适合于在光照下驱动水的氧化反应。此外，空穴扩散长度增加与锑合金化，并达到最佳的厚度为400 nm的更高的光电流。可控制备的Sb：BiVO 4颗粒在室温沉积中具有10-15 nm的尺寸，并且在空气退火下可以生长至0.5微米。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hollow carbon sphere/metal oxide nanocomposite anodes for lithium-ion batteries
成功制备了包覆有金属氧化物纳米颗粒（SnO 2和MnO 2）的空心碳球（HCS），并对其作为锂离子电池负极材料的潜力进行了研究。拉曼光谱显示出高程度的石墨化的HCS主机结构。通过Brunauer-Emmett-Teller分析证实了纳米复合材料的介孔性质。对于所研究的两种金属氧化物，HCS的金属氧化物官能化产生电化学性能的显著增加。HCS/SnO 2的充电容量在45次循环后为370 mAh/g（在HCS/MnO 2中为266 mAh/g），这明显超过原始HCS中的188 mAh/g的值。值得注意的是，数据表明在两种情况下在100次循环后具有优异的长期循环稳定性。因此，结果表明，介孔HCS/金属氧化物纳米复合材料能够通过提供既导电又足够稳定以适应大的体积变化效应的HCS主体结构来开发锂离子电池中金属氧化物阳极材料的潜力。
2016-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Space Charge Engineering of Solid Oxide Electrolytes: Model Thin Film Study
本研究针对多晶离子固体晶界传输特性难以精确控制的问题，通过利用衬底阳离子元素更高的晶界扩散率修饰钆掺杂CeO₂模型薄膜的晶界化学，实现了高达12个数量级的离子晶界电阻调控，为固态电化学器件性能提升提供了新方法。
2025-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Passivation mechanisms and pre-oxidation effects on model surfaces of FeCrNi austenitic stainless steel
采用X射线光电子能谱学、扫描隧道显微镜和电化学表征技术，研究了Fe-18 Cr-13 Ni（100）取向表面的钝化机理。从无氧化物的表面开始，在超低压（ULP）氧下饱和预氧化显着促进氧化膜Cr（III）富集，并阻碍/延迟随后的铁氧化在含水环境中。在开路电位下暴露于硫酸会导致氧化铁物质优先溶解。阳极钝化迫使氧化膜再生长、Cr（III）脱羟基和进一步富集。ULP预氧化促进了开路电位下氢氧化铬（III）的形成、纳米颗粒氧化物膜的致密性和腐蚀保护。
2020-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Tuning electrochemical properties and thermal stability of YSZ mesoporous thin films for SOFC applications
本研究通过在非晶二氧化硅衬底沉积致密和介孔YSZ薄膜，分析热处理温度对介观结构的影响，结合电化学阻抗谱和DFT计算，发现高可及孔隙率可提升表面离子电导率并降低活化能，为SOFC用YSZ薄膜优化提供依据。
2025-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ion Intercalation in Lanthanum Strontium Ferrite for Aqueous Electrochemical Energy Storage Devices
本研究通过原位椭偏光谱和稀缺陷化学模型，揭示了La0.5Sr0.5FeO3-δ薄膜在碱性电解质中氧和质子嵌入的机制及Fe氧化态变化，为水系电化学储能器件提供了理论支撑。
2023-06-19 cond-mat.mtrl-sci
