碳酸氢钠改性Ag/AgCl海洋电场电极的研制及其性能

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2022.01.025

摘要/Abstract

摘要： 为提高Ag/AgCl电极性能，通过在粉压型Ag/AgCl电极中添加一定含量的碳酸氢钠（NaHCO₃）发泡剂，利用电极在高温烧结成型过程中NaHCO₃会发生分解反应产生CO₂气体的性质，研制出高孔隙率的Ag/AgCl新型海洋电场电极。进一步基于综合热分析和称重法测试结果，研究NaHCO₃-Ag/AgCl电极的制备工艺参数，初步形成一套较完整的NaHCO₃-Ag/AgCl粉压型电极制备方法。NaHCO₃-Ag/AgCl电极的电化学性能与探测性能测试结果表明，添加NaHCO₃后Ag/AgCl电极的交换电流密度提高，极差稳定时间明显降低、极差变小，自噪声降低，说明所研制电极的电化学性能与探测性能较添加NaHCO₃之前均有所提高，相关高孔隙率海洋电场电极制备方法具有较好的可行性与应用前景。

关键词: 海洋电场电极, Ag/AgCl电极, 碳酸氢钠, 电化学性能, 探测性能, 高孔隙率

Abstract: An Ag/AgCl marine electric field electrode with high porosity was developed by adding a certain amount of sodium bicarbonate(NaHCO₃) foaming agent to the powder pressed Ag/AgCl electrode and utilizing the property that sodium bicarbonate decomposes and produces CO₂ gas in the process of sintering at high temperature.The preparation process parameters of NaHCO₃-Ag/AgCl electrode were studied from the analyzed and measured results of TG/DSC thermal analysis method and weighing method，and a complete set of preparation method of NaHCO₃-Ag/AgCl powder pressed electrode was preliminarily formed. The measured results of electrochemical and detection performances of NaHCO₃-Ag/AgCl electrode show that the exchange current density of the electrode is increased，the range stabiliizing time is significantly reduced，and the self noise is reduced.It shows that the electrochemical and detection performances of the developed electrode are improved compared with those before adding sodium bicarbonate.The preparation method of high porosity marine electric field electrode has good feasibility and application prospect.

Key words: marineelectricfieldelectrode, Ag/AgClelectrode, sodiumbicarbonate, electrochemicalperformance, detectionperformance, highporosity

中图分类号:

P738.3

李红霞，宋玉苏，肖海舰. 碳酸氢钠改性Ag/AgCl海洋电场电极的研制及其性能[J]. 兵工学报, 2022, 43(1): 226-232.

LI Hongxia， SONG Yusu， XIAO Haijian. Preparation and Properties of Modified Ag/AgCl Marine Electric Field Electrode with Sodium Bicarbonate[J]. Acta Armamentarii, 2022, 43(1): 226-232.

参考文献

［1］张坤，宋玉苏，李瑜.海洋电场探测电极的研究概况［J］.材料导报，2014，28(21):20-23.
ZHANG K，SONG Y S，LI Y. Research status of underwater electric field sensing electrode［J］. Materials Review，2014，28(21):20-23. (in Chinese)
［2］程锦房，张伽伟，姜润翔，等. 水下电磁探测技术的发展现状［J］. 数字海洋与水下攻防，2019，27(4): 45-49.
CHENG J F, ZHANG J W, JIANG R Y, et al. Development status of underwater electromagnetic detection technology［J］. Digital Ocean and Underwater Warfare，2019，27(4): 45-49.(in Chinese)
［3］卫云鸽，曹全喜，黄云霞，等.基于水下电场测量的Ag/AgCl多孔电极性能研究［J］.稀有金属材料与工程，2012,41(12):2173-2177.
WEI Y G，CAO Q X，HUANG Y X，et al.Performance of Ag/AgCl porous electrode based on marine electric field measurement［J］.Rare Metal Materials and Engineering，2012，41(12):2173-2177.（in Chinese）
［4］申振.碳纤维水下电场电极的探测机理与特性研究［D］.武汉:海军工程大学， 2018.
SHEN Z. Research on detection mechanism and characteristics of carbon fibre underwater electric field electrode［D］.Wuhan:Naval University of Engineering，2018.（in Chinese）
［5］陈东初，郑家燊，傅朝阳.Nafion修饰Ag/AgCl参比电极的研制及其在pH电化学传感器中的应用［J］.分析科学学报，2005，21(4):432-434.
CHEN D C，ZHEN J S，FU C Y.Preparation of Nafion coated Ag/AgCl reference electrode and its application in the pH electroche- mical sensor ［J］.Journal of Analytical Science，2005，21(4):432- 434.（in Chinese）
［6］ ZAI J Z，FU Y B，ZAI X R，et al.Fabrication of novel Ag/AgCl electrode pair on the template of carbon foam as marine electric field sensor and its electrochemical performances［J］.Ionics，2017，23:2213-2219.
［7］张坤，宋玉苏，左攀，等.烧结工艺对Ag/AgCl电极电位稳定性的影响［J］.海军工程大学学报，2011，23(6):49-54.
ZHANG K，SONG Y S，ZUO P, et al.Effect of sintering technology on Ag/AgCl electrode potential stability［J］.Journal of Naval University of Engineering，2011，23(6):49-54.（in Chinese）
［8］柴方刚，宰学荣，付玉彬，等.海洋开发用全固态Ag/AgCl电场传感器内阻测试研究［J］.中国海洋大学学报(自然科学版)，2015，45(9):86-89.
CHAI F G，ZAI X R，FU Y B，et al. Resistance test research on the solid-state Ag/AgCl electric field sensor for ocean development［J］.Periodical of Ocean University of China，2015，45(9):86-89.（in Chinese）
［9］宋玉苏，李红霞，申振，等.碳纤维海洋电场电极探测机理和性能研究［J］.兵工学报，2019，40(3):570-576.
SONG Y S，LI H X，SHEN Z，et al. Research on detection mechanism and performance of carbon fiber electrode for ocean electric field［J］.Acta Armamentarii，2019，40(3):570-576.（in Chinese）
［10］王杰红.超低噪声海洋电场传感器的研究［D］. 西安:西安电子科技大学，2014:9-10.
WANG J H.Research on low noise marine electric field sensor［D］.Xi'an:Xidian University，2014:9-10.（in Chinese）
［11］ BAI H Z，ZHOU J，ZHANG H J，et al. Enhanced adsorbability and photocatalytic activity of TiO₂-graphene composite for polycyclic aromatic hydrocarbons removal in aqueous phase［J］.Colloids and Surfaces B: Biointerfaces，2016，150:68-77.
［12］李红霞，宋玉苏，王烨煊，等.石墨烯对Ag/AgCl水下电场电极探测性能的影响研究［J］.兵工学报，2019，40(12):2529-2536.
LI H X，SONG Y S，WANG Y X，et al.Effect of graphene modification on the detection performance of Ag/AgCl electrode in undersea electric field［J］.Acta Armamentarii，2019，40(12):2529-2536.（in Chinese）
［13］李红霞，宋玉苏，陈闻博，等.石墨烯改性Ag/AgCl电极的表面特性研究［J］.兵器装备工程学报，2020，41(1):184-187.
LI H X，SONG Y S，CHEN W B，et al. Study on surface properties of graphene modified Ag/AgCl electrode［J］.Journal of Ordnance Equipment Engineering，2020，41(1):184-187. （in Chinese）
［14］李荻.电化学原理［M］.第3版.北京:北京航空航天大学出版社，2008:204-206.
LI D.Principles of electrochemistry［M］.3rd ed.Beijing:Beijing University of Aeronautics and Astronautics Press，2008:204-206.（in Chinese）
［15］高鹏.电化学基础教程［M］.北京:化学工业出版社，2013:100-101.
GAO P.Basic course of eletrochemistry［M］.Beijing:Chemical Industry Press，2013:100-101.（in Chinese）
［16］申振，宋玉苏，张磊.热处理对碳纤维电极性能的影响［J］.功能材料，2017，48(3):3214-3217.
SHEN Z，SONG Y S，ZHANG L.The impact of heat treatment on the performance of carbon fiber electrode［J］.Journal of Functional Materials，2017，48(3):3214-3217.（in Chinese）
［17］申振，宋玉苏，王烨煊，等.Ag/AgCl和碳纤维海洋电场电极的探测特性研究［J］.仪器仪表学报，2018，39(2):211-217.
SHEN Z，SONG Y S，WANG Y X，et al.Study on the detection characteristics of Ag/AgCl and carbon fiber marine electric field electrodes［J］.Chinese Journal of Scientific Instrument，2018，39(2): 211-217.（in Chinese）
［18］张燕，王源升，宋玉苏.海洋低频电场传感器敏感电极材料的选择［J］.海军工程大学学报，2008，20(5):84-88.
ZHANG Y，WANG Y S，SONG Y S.Choice of electrode material for detecting low frequency electric field in sea water［J］ Journal of Naval University of Engineering，2008，20(5):84-88.（in Chinese）
［19］张坤，宋玉苏，李瑜.Ag/AgCl电极水中电场探测的幅频响应特性［J］.海军工程大学学报，2014，26(5):67-70.
ZHANG K，SONG Y S，LI Y. Characteristics of frequency and amplitude detected by Ag/AgCl electrode in underwater electric field［J］.Journal of Naval University of Engineering，2014，26(5): 67-70.（in Chinese）

第43卷第1期2022 年1月
兵工学报ACTA ARMAMENTARII
Vol.43No.1Jan.2022

[1]	孙久哲, 赵鸿浩, 韩永康, 许嘉威, 付玉彬. 水合肼掺氮改性碳纤维电极电化学及电场响应性能[J]. 兵工学报, 2022, 43(2): 363-371.
[2]	韩永康, 赵鸿浩, 孙久哲, 许嘉威, 付玉彬. 氨基酸改性碳纤维电极电化学及海洋电场响应性能[J]. 兵工学报, 2022, 43(2): 434-441.
[3]	耿嘉，朱艳丽，吴启兵. FeS₂-CoS₂多相硫化物正极材料电化学性能研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(2): 374-380.
[4]	李红霞，宋玉苏，王烨煊，陈闻博. 石墨烯对Ag/AgCl电极水下电场探测性能的影响研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(12): 2529-2536.