粉末微电极(powder microelectrode)是由查全性等建立的一种可用于研究微量粉体材料本征电化学特性的微(腔)电极技术，电极制备方法简单易操作，无需粘结剂、导电添加剂，具有用量少、极化小、抗外界干扰能力强等优点，已被成功地应用于电分析和电化学传感器、催化剂与材料的储能特性及腐蚀性能测试等研究领域。


粉末微电极的制备及电化学测试


粉末微电极的制备方法参照文献18。将直径为100μm的铂丝一端热封于玻璃管中，另一端用铜丝连接作为集流体引出；打磨电极端面制成铂微盘电极，然后将电极浸入微沸的王水中腐蚀，使铂溶解形成具有一定深度的微腔，制成空腔微电极(图1c)。通过超景深三维显微镜测量，可知微腔直径为100μm，深度约为77–78μm(图1d)。取适量制备的碳粉置于光滑的平板玻璃表面，以微电极研磨碳粉使其逐渐填满微腔，将所制得的电极用于后续电化学测试。制得的粉末微电极填充碳粉前后的光学照片如图1a，b所示。以填充有碳粉的粉末微电极为工作电极，铂丝为对电极，饱和甘汞(SCE)电极作为参比电极，组成电化学测试体系，电解液选用阴、阳离子半径不同的Na2SO4、(NH4)2SO4和Na2S2O8溶液以及质子惰性电解质Bu4NClO4-乙腈溶液，循环伏安(cyclic voltammetry，CV)测试扫描速率为50 mV·s-1。图2为测试体系示意图，测试前体系通氮气除氧。

表1不同EC的比表面积及氧含量

图1粉末微电极填充碳粉前(a)、后(b)金相显微图，及微腔深度测量图(c)，(d)

图2粉末微电极及测试装置示意图

几种通用碳材料在-0.6–0.6 V vs.SCE扫描电位区间内，CV曲线均接近于矩形，表现出明显的双电层电容特性，由负向正反扫时电流由充到放响应迅速。与之显着不同，在正向扫描阶段，450°C-4.5 V-EC的CV曲线在-0.6–-0.21 V范围内仍存在负向充电电流，表现出明显的“双电层充放电响应迟滞”现象。继续正向扫描，正向电流出现且迅速增大，随后出现明显的阳极电流峰。由于溶液中并无特殊的电活性反应粒子，这种特异行为只能由电解碳材料特殊的表面化学特性和/或其引起的特殊的界面反应特性所引起。