酸溶液中氧在Ti/RuO2+TiO2电极上阳极析出动力学与机理研究

本文通过在酸溶液中Ti/RuO_2+TiO_2电极上氧阳极析出动力学的研究, 表明酸溶液中氧阳极析出的极化曲线同样具有两Tafel区. 低极化区的Tafel斜率? φ/?lgi=2.303RT/(1+β)F(即0.039 V, 其中β=0.5). 高极化区为?φ/?lg i=2.303RT/βF(即0.118 V). 在前一区域内氧析出反应对于水分子活度(α_w)的反应级数为4, 即i～α_w~4. 后一区域内则为2, 即i～α_w~2. 实验结果表明, 酸溶液中上述电极上氧阳极析出是按反应序列(1)、(2)进行的     

钛基氧化物电极的性能及电化学行为

本文研究了某些氧化物中间层对Ti/PbO_2、Ti/MnO_2、Ti/Co_3O_4和Ti/CuCo_2O_4电极性能及电化学行为的影响。结果表明,Ti/MnO_2或Ti/PbO_2电极在加入Co_3O_4、PdO_x、SnO_2或Sb_2O_3中间层后,界面电阻大大降低。在低于出现电阻极化电流密度时,极化曲线符合Tafel规律(无论对于O_2或Cl_2,低极化区的Tafel斜率为厶b_1=2.303RT/(1+β)F;高极化区为b_2=2,303RT/βF,其中β=0.5)这时主要为电化学极化。对有中间层Sb_2O_3+PdO_x的Ti/PbO_2电极和具有中间层SnO_2+PdO_x的Ti/Co_3O_4电极,其阳极析Cl_2的反应活性与工业用的Ti/RuO_2+TiO_2电极相近,而氧的过电位则高于Ti/RuO_2+TiO_2电极。     

钛基导电氧化物电极上氧的阳极析出动力学与机理研究

本文通过在碱溶液中Ti/RuO_2+TiO_2(A)和Ti/SnO_2+CuCo_2O_4(B)电极上氧阳极析出动力学的对比研究, 表明这两类电极上氧的极化曲线均有两Tafel区。低极化区的Tafel斜率为0.039V(简称b_1区); 高极化区为0.120V(简称b_2区)。在A电极上b_1区i～a_W·a_(OH~-); b_2区i～a_W(浓碱溶液)或i～a_(OH)~(0.1～0.5)(稀碱溶液),在B电极上b_1区i～a_(OH~-); b_2区i～a_(OH~-)~(0.39)(浓碱溶液);或i～a_(OH~-)(稀碱溶液), 实验结果表明, 虽然这两类电极上氧阳极析出过程都由第二电子转移步骤控制, 但其机理不同, 前者是由水分子参加, 控制步骤为RuO_2·OH_(ads)+H_2O ~(rds)→ RuO(OH)~+_3+e后者则为 (SOH)~(n+)_(ads) ~(rds)→ (SOH)~((n+1)+)_(ads)+e它们与PbO_2、Pt和低碳钢上机理有些不同~[1,2]。     

PbO_2电极上S_2O_8~(2-)离子阳极形成过程的研究

用分解稳态极化曲线的方法,在PbO_2阳极上,H_2SO_4和H_2SO_4-(NH_4)_2SO_4溶液中得到了相应于S_2O_8~(2-)形成和O_2发生的动态力学数据。在高于+2.25V的电位区,这两个反应的Tafel斜率都是2.303RT/βF(β=0.52～O.55),S_2O_8~(2-)形成的电流效率低于29％,且几乎不随阳极电位而改变。S_2O_8~(2-)的形成速度与溶液中硫酸离子浓度无关,而O_2发生速度随硫酸离子浓度的增大稍有减慢。提出了在高电位区S_2O_8~(2-)形成及O_2发生的机理。     

La1-xSrxCoC3钙钛矿在碱性溶液中的析氧电催化

 稳态极化研究结果表明, La1-xSrxCoO3电极的析氧Tafel斜率为2303RT/F, OH-的反应级数近似为1, 在阳极析氧反应中, OH-的电化学脱附为速度控制步骤. 随着La1-xSrxCoO3中Sr含量的增加,氧化物表面的粗糙度提高,当x=02时,析氧反应的活化能最低,即La0.8Sr0.2CoO3表现有最高的析氧电催化活性.     

硫酸溶液中Ce3+在铂电极上阳极氧化动力学

用分解极化曲线法研究了铂电极上Ce（Ⅳ）阳极形成动力学与机理．实验结果表明，电位在1．7—1．9V（vs．SCE）的高极化区，分解得到的O2和Ce（Ⅳ）的极化曲线Tafel斜率分别为2．303RT／βF和2×2．303RT／βF，两者的动力学方程可分别用下式表示：
i(O2)=k1aw4exp(βφF/RT)
i(Ce4+)=k2aw2[Ce3+]exp(βφF/2RT)
假设了Ce3＋是通过反应中间基MCe（OH）3•Oad氧化的机理．由此所导出的动力学方程与实验结果相符．     

PbO2电极上S2O82-离子阳极形成过程的研究

用分解稳态极化曲线的方法,在PbO₂阳极上,H₂SO₄和H₂SO₄-(NH₄)₂SO₄溶液中得到了相应于S₂O₈^2-形成和O₂发生的动态力学数据。在高于+2.25V的电位区,这两个反应的Tafel斜率都是2.303RT/βF(β=0.52～O.55),S₂O₈^2-形成的电流效率低于29%,且几乎不随阳极电位而改变。S₂O₈^2-的形成速度与溶液中硫酸离子浓度无关,而O₂发生速度随硫酸离子浓度的增大稍有减慢。提出了在高电位区S₂O₈^2-形成及O₂发生的机理。     

高氯酸与硫酸溶液中铂电极上氧阳极析出动力学与机理

本文研究了不同浓度的HClO₄和H₂SO₄溶液中铂电极上氧阳极析出过程的动力学。稳态极化曲线上有三个区域:电位突跃前的低极化区,突跃区和突跃后的高极化区。前两个区域内对于α_w的反应级数均为1,在后一区域内对于α_w·α_ClO4^-或αw·α_HSO4^-的反应级数接近于1/2。文中对在各区域内的反应机理和产生电位突跃的原因进行了探讨。     

铂电极在碱性含氧溶液中的预还原处理对鲁米诺电 致化学发光的影响

研究了铂电极的不同预极化处理过程对碱性鲁米诺阳极电致化学发光(ECL)和阳极极化曲线的影响,发现在碱性含氧溶液中预还原处理的铂电极可增强0.22V(vs.SCE)处发光峰强度,且催化产生1.07V(vs.SCE)附近氧气析出过程并伴随产生明显的ECL发光峰;在酸性溶液中预处理电极可抑制这些活性。给出了催化氧气析出的可能作用机理：在碱性溶液中溶解氧还原生成了吸附在铂电极表面的(OH^-)~a~d~s,从而回忆了氧气的析出过程。同时给出了在碱性含氧溶液中预还原的铂电极上两个可能的ECL反应通道：(1)在0.22V鲁米诺阴离子氧化为鲁米诺自由基,然后与溶解氧反应而发光;(2)1.07V处析出的新鲜氧与鲁米诺阴离子反应而发光。     

铂电极上醋酸-醋酐溶液中Mn(III)/Mn(II)电对研究

平衡电极电势实验确定了25 ℃, 1.5 mol•L－1醋酸钾＋醋酸-醋酐(3:1体积比)溶液中Mn(III)/Mn(II)的条件电极电势为0.719 V（vs SCE）;采用电势扫描和旋转圆盘电极技术研究了醋酸-醋酐溶液中铂电极上Mn(III)/Mn(II)电对的阳极氧化动力学. 结果表明:Mn(II)阳极氧化成Mn(III)的电极反应控制步骤属电荷传递过程, 阳极传递系数β=0.347,交换电流密度i0=5.84×10－6 A•cm－2,阳极标准反应速率常数ka=1.35×10－8 m•s－1, Mn(II)和OAc－的反应级数均为一级.     

阳极电沉积Co-Ni混合氧化物在碱性介质中的电催化析氧性能

 利用电化学阳极共沉积技术,从含不同Co2+/Ni2+比的NaOH溶液中,在Ni基体上制备了Co-Ni混合氧化物. 利用X射线衍射分析了混合氧化物的物相结构,并通过循环伏安法、稳态Tafel曲线和电化学阻抗谱研究了混合氧化物作为析氧阳极材料的电催化活性. 结果表明,从n(Co2+)/n(Ni2+)=1的电解液中沉积所得的Co-Ni混合氧化物主要为尖晶石结构NiCo2O4相,并具有最高的析氧催化活性. 析氧反应在Co-Ni混合氧化物电极上表现出两个明显的Tafel区域: 在低电势区Tafel曲线斜率为40~48 mV/(°),对OH-的反应级数为2.0; 在高电势区Tafel曲线斜率为110~120 mV/(°),对OH-的反应级数为1.0. 在恒定电势E=0.60 V时,Co-Ni混合氧化物上析氧反应的电化学标准活化焓为37.4~51.7 kJ/mol. 通过对析氧历程的分析,提出了在不同电势范围内Co-Ni混合氧化物上析氧反应的动力学方程,并较好地解释了实验结果.     

合金元素Nd对Pb-Ag阳极在H_2SO_4溶液中电化学行为的影响（英文）

采用循环伏安、线性扫描、电化学阻抗和环境扫描电镜对比研究了Pb-Ag和Pb-Ag-Nd阳极的阳极膜和析氧反应.结果表明,合金元素Nd促进了Pb/PbOn/PbSO4(1≤n2)膜层的生长.在高极化电位区间(高于1.20V(vs Hg/Hg2SO4/饱和K2SO4溶液)),Nd有利于低价铅的化合物(PbOn,PbSO4)向α-PbO2和β-PbO2转变.此外,环境扫描电镜形貌和线性扫描分析证明Pb-Ag-Nd表面生成的阳极膜较Pb-Ag的阳极膜更厚且更致密.因此,Pb-Ag-Nd阳极表面的阳极膜可以给合金基底提供更好的保护.另一方面,电化学阻抗测试揭示了两种阳极的析氧反应均受中间产物的形成和吸附控制.Nd可以降低阳极膜/电解液界面处中间产物的吸附阻抗且增加中间产物的覆盖率,从而提高析氧反应活性.综上所述,合金元素Nd可提高Pb-Ag阳极的耐腐蚀性,降低阳极电位进而起到节能降耗的作用.     

铂电极上醋酸-醋酐溶液中Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)电对研究

平衡电极电势实验确定了25℃,1.5 mol@L-1醋酸钾+醋酸-醋酐(3:l体积比)溶液中Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)的条件电极电势为0.719 V(vs SCE);采用电势扫描和旋转圆盘电极技术研究了醋酸-醋酐溶液中铂电极上Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)电对的阳极氧化动力学.结果表明:Mn(Ⅱ)阳极氧化成Mn(Ⅲ)的电极反应控制步骤属电荷传递过程,阳极传递系数β=0.347,交换电流密度ia=5.84×10-6A@cm-2,阳极标准反应速率常数ka=1.35 ×10-8m@s-1,Mn(Ⅱ)和OAc-的反应级数均为一级.     

IrO2-SnO2上氧析出机理

本文研究IrO_2-SnO_2电极上氧析出过程的动力学和机理.实验得到,在所研究的电极上氧析出极化曲线的Tafel斜率约为75mV,H~+的反应级数为-0.75.此外,XPS结果证明研究电极表面Ir以+4价存在.根据实验结果提出IrO_2-SnO_2电极上氧析出过程的机理为:IrO_2+H_2O→IrO_2-OH+H~++cIrO_2-OH(?)IrO_2-O~-+(H~+)_sIrO_2-O~-(?)IrO_2-O+c2(IrO_2-O)(?)2IrO_2+O_2其中第一步为反应速度步骤(r.d.s.),(H~+)_s表示电极表面上的吸附质子。     

V(IV)在不同电极上氧化还原动力学研究

分别以导电塑料集流板、石墨棒、铂片作工作电极,应用循环伏安法和稳态极化法研究V(IV)的阳极氧化动力学过程,计算V(IV)在不同材料电极上的反应动力学参数.结果表明,以导电塑料板作电极,硫酸氧钒有较宽的水稳定区,且析氧电位较高;在石墨电极上,V(V)/V(IV)的交换电流密度较大,表现出较好的可逆性;而在铂电极上,硫酸氧钒更易析氢.     

采用循环伏安与Tafel曲线比较不同阳极的电催化性能

采用循环伏安和Tafel曲线两种方法评价了Pt电极、钛基二氧化钌电极(Ti/RuO2)及钛基二氧化锡电极(Ti/SnO2)的电催化氧化性能.结果表明,在500 mg/L的苯酚溶液中,Pt,Ti/RuO2和Ti/SnO2电极氧化苯酚的峰电位依次为0.93,0.95和1.40 V(vsAg/AgCl).Tafel曲线表明,三种电极析氧过电位的顺序依次是Ti/RuO2相似文献   

电流密度对Ti/β-PbO_2-WC复合电极材料在电解锌液中耐蚀性影响研究

本论文为了研究钛基β-Pb O_2-WC复合惰性阳极材料在电解锌液中的腐蚀行为,采用了电化学交流阻抗谱(EIS)测量技术和Tafel曲线分析技术,并结合电极的表面形貌分析,考察了不同电沉积电流密度对所制备复合电极在电解锌液中的耐蚀性的影响。结果表明:低电流密度时,Pb O_2的沉积速度慢,不能完全包覆WC微粒并共沉积,镀层太薄耐腐蚀性能低;高电流密度时,镀层较厚但析氧副反应加剧影响镀层质量导致其耐蚀性受影响;电流密度为25m A·cm~(-2)时,复合电极具有较小的自腐蚀电流密度i_(corr)和较大的极化电阻R_p、较大的腐蚀反应活化能E_a、较大的电荷转移电阻R_t以及较大的镀层电阻R_d,对应于该条件制得的电极有最好的耐蚀性能。     

鲁米诺在铂电极上阳极电致化学发光的机理研究

研究了碱性鲁米诺溶液在多晶铂电极上的阳极电致化学发光(ECL)行为,观察到电极的预极化处理和溶解氧跟发光峰强度和峰形有直接关系。结合XPS谱图和Pt,Pt|S~a~d~s修饰电极的循环伏安特性,给出了鲁米诺阳极ECL两个发光通道的可能反应机理:(1)鲁米诺阴离子在表面有新鲜Pt原子的电极上氧化生成鲁米诺自由基,然后迅速与溶液中的氧反应形成0.22V(vs.Ag)处的发光肩峰;(2)电极表面的铂氧化物能加速原子态氧的发生过程,并增大0.60V(vs.Ag)附近ECL主峰的发光强度。     

两类不同阳极电氧化过程中的失活现象及氧化机制

利用电化学测试技术分析了两类不同阳极在电氧化降解对氯苯酚过程中的失活现象及氧化机制. 结果表明, 对氯苯酚在“I”类阳极Pt和“II”类阳极含氟树酯(polytetrafluoroethylene, PTFE)的β-PbO2 (PTFE-β-PbO2)上可发生直接氧化反应, 且两者的电催化活性均会在短时间内失活. 高电位电解能使失活的PTFE-β-PbO2和Pt得到再生, 但Pt电极需要更高的电解电位. 常见有机溶剂(如丙酮、四氢呋喃、二甲基亚砜)的浸洗可以再生失活的Pt电极, 但不能再生PTFE-β-PbO2电极. 对于“I”类阳极Pt, 当阳极电位大于2.0 V时, 除对氯苯酚的直接氧化反应外, 晶格氧的氧化作用成为整个降解过程的主导因素; 而对“II”类阳极PTFE-β-PbO2, 当阳极电位大于1.8 V时, 除直接氧化反应外, 羟基自由基的降解反应成为对氯苯酚去除的主要原因.     

以糠醛为原料的成对电合成

研究了Ti/Ru-Ti-Sn,Ni,Ti/PbO_2,Pt和Ti/BDD(钛基掺硼金刚石电极)5种电极的析氧情况及对糠醛电化学氧化成糠酸的催化作用,得出氧化的最佳电极为Ni.以糠醛为原料,Ni电极为阳极,Cu电极为阴极,成对电合成糠醇和糠酸,研究了溶液p H值、电流密度、糠醛浓度、温度及电解时间对反应的影响.结果表明,溶液pH=11,阴极电流密度为2 mA/cm~2,阳极电流密度为1 mA/cm~2,糠醛浓度为0.1 mol/L,温度为25℃时,经过优化,总的电流效率最佳为130%.