PANI-SnP复合膜电极在镍镉废水中的电控离子交换性能

采用滴涂法在铂基底制备了电活性聚苯胺-磷酸锡(PANI-SnP)复合膜电极,考察了该电极在Ni2+、Cd2+溶液的电控离子交换性能.用傅立叶变换红外光谱和扫描电镜分析观察复合膜的组成及表面形貌;在0.1 mol.L-1Ni(NO3)2、Cd(NO3)2溶液中,通过循环伏安法比较了PANI膜、SnP膜及PANI-SnP复合膜电极的电化学性能,并结合电化学石英晶体微天平技术重点考察了PANI-SnP复合膜的离子交换机制;同时,通过循环伏安法调控复合膜电极的氧化还原电位,结合X射线能谱和X射线光电子能谱分别测定了其氧化和还原状态的元素组成.结果表明,PANI-SnP复合膜电极在Ni2+、Cd2+溶液均有良好的氧化还原电活性和可逆离子交换性能,其Cd2+离子选择性优于Ni2+离子,通过电控离子交换可使Cd2+离子从镍镉废水高效分离.     

电活性铁氰化镍膜电极对稀土钇的电控离子分离

通过电沉积方法分别在镀铂石英晶片和铂基底上制备了电活性铁氰化镍膜,并考察了膜电极在含钇离子溶液中的电控离子交换性能. 在0.1 mol·L^-1的硝酸钇溶液中,使用循环伏安法及石英晶体微天平技术测试考察了铁氰化镍膜对钇离子的置入释放性能及对应的质量变化,同时比较了铁氰化镍膜电极在Y(NO₃)₃和Sr(NO₃)₂溶液中的电化学性能. 在0.1 mol·L^-1 [Y(NO₃)₃ + Sr(NO₃)₂]混合溶液中,通过循环伏安法分析了薄膜对Y³⁺/Sr²⁺离子的选择性. 用扫描电子显微镜观察了铁氰化镍膜的表面形貌,并通过X射线光电子能谱仪测定了膜在氧化和还原状态下的元素组成. 结果表明,铁氰化镍膜在含Y³⁺溶液中具有良好的离子交换行为,其中氧化过程薄膜质量减少,对应着钇离子的释放;还原过程薄膜质量增加,对应钇离子的置入;在0.0 V或0.9 V调控膜电极的氧化还原状态实现对钇离子的有效分离.     

[PCu(H2O)Mo11O39]5－/PAMAM多层复合膜的制备及电化学性质研究

通过电化学扫描法在玻碳电极和导电玻璃基底上组装制备过渡金属铜取代多金属氧酸盐[PCu(H₂O)Mo₁₁O₃₉]^5－和4代聚酰胺-胺(G4-PAMAM)交替沉积的复合膜. X射线光电子能谱(XPS), 原子力显微镜(AFM), 循环伏安法(CV)结果表明复合膜成功制备且有好的均匀性. 多层膜中的[PCu(H₂O)Mo₁₁O₃₉]^5－与其在溶液中的氧化还原行为相比, 电子转移控制速率不同, 该多层膜修饰电极稳定性好, 对 的还原及抗坏血酸的氧化具有较好的电催化性能.     

三乙醇胺在金属电沉积中的基本效应

用微分电容法、极谱法、原位表面增强拉曼光谱法和微盘电极法研究了碱性溶液中存在和不存在Zn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Fe³⁺和Sn⁴⁺等离子时三乙醇胺(TELA)在电极/溶液界面上的电化学行为。结果表明,TELA以平卧方式吸附,符合Frumkin吸附等温线。在碱性溶液中TELA与Zn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Fe³⁺等离子生成具有表面活性的混合配体配合物,其吸附性较TELA的强。TELA不同程度地影响上述金属离子的电还原过程,根据实验结果提出TELA对锌电沉积的阻化作用机制及其基本效应。     

Co3(HCOO)6@rGO 作为锂离子电池负极材料的研究

MOFs材料作为一类新型的锂离子电池电极材料而受到广泛关注和研究. 作者通过溶液扩散法将Co₃(HCOO)₆原位负载在 rGO（还原氧化石墨烯）上制备出Co₃(HCOO)₆@rGO复合材料. 将Co₃(HCOO)₆@rGO作为锂离子电池负极材料,以500 mA·g^-1的电流密度恒电流充放电循环 100 周后,仍然保持有 926 mAh·g^-1 的比容量,亦表现出很好的倍率性能. 循环伏安和X-射线光电子能谱测试表明,Co₃(HCOO)₆@rGO材料上的Co²⁺和甲酸根在充放电过程中均发生可逆的电化学反应. 对比同样采用溶液扩散法合成的 Co₃(HCOO)₆ 的测试结果发现,rGO起到活化甲酸根的电化学反应的作用,同时也改善了Co₃(HCOO)₆的倍率性能. 将MOFs材料与rGO复合为优化 MOFs 材料的电池性能提供了一个新思路.     

电解液对水系可充电池MnO2正极电化学性能的影响

研究了水系电解液中Li⁺、Zn²⁺和Mn²⁺阳离子对具有不同晶型结构和形貌的MnO₂正极电化学性能的影响,探讨其储能机理。结果表明,在不含Mn(II)离子的水溶液中,MnO₂电极所表现的电化学性能趋同,容量低,衰减快。含有Zn²⁺离子的水溶液中,MnO₂电极因二价锌离子的嵌入-脱出,容量明显提升,但衰减严重。当溶液中同时含有Zn²⁺、Mn²⁺离子时,基于Mn²⁺和Zn²⁺离子之间的协同作用和Mn²⁺离子氧化/还原反应过程的作用,有效抑制MnO₂颗粒的聚集和结构塌陷,削弱碱式硫酸锌杂质不利的影响,保持了锌离子在MnO₂电极中嵌入-脱出的高容量特性(200 mAh·g^-1,电流密度：100 mA·g^-1),及良好的循环稳定性。     

Al3+离子掺杂δ-MnO2的制备和电化学性能

采用水热法合成了不同比例Al³⁺离子掺杂的δ-MnO₂纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电(GCD)曲线等手段对材料的结构和电化学性能进行了表征.结果表明, Al³⁺离子进入δ-MnO₂的晶格替代部分Mn³⁺和Mn⁴⁺离子,使得δ-MnO₂电极的性能明显提升.当反应物中Al³⁺/Mn²⁺摩尔比为0.45时,所得样品(A0.45M)的性能最好;其在1 A/g电流密度下的比电容为207.61 F/g,是纯相δ-MnO₂(A0M)的2.4倍;其在10 A/g电流密度下循环10000次后的比电容为100.81 F/g,容量保持率为81.33%.     

微波辅助合成具有优异电化学性能的rGO/CeO2超级电容器电极材料

CeO₂具有良好的赝电容, 但有关碳/CeO₂复合材料的电化学性能有待改善. 本工作采用简单的微波辅助合成法, 将氧化石墨烯与Ce(NO₃)₃混合发生氧化还原反应, 获得还原氧化石墨烯(rGO)/CeO₂复合材料. 通过形貌观察, CeO₂以颗粒形式均匀分布在褶皱的rGO上, 且沿着rGO表面仿形生长; 纳米级CeO₂颗粒之间存在微小间隙. N₂吸/脱附测试结果表明, rGO/CeO₂具有大的比表面积和介孔孔径, 有益于与电解液充分接触. 通过电化学测试, rGO/CeO₂的比电容高达468 F•g^-1, 经过10000次充放电循环, 电容保持率高达107.3%. 优异的循环稳定性归因于大表面积的rGO与均匀薄层的CeO₂良好的协同效应减少了离子传输的阻力以及CeO₂颗粒之间微小的间隙, 缓解了Ce⁴⁺还原为Ce³⁺过程中发生的晶格膨胀. 将rGO/CeO₂组装成对称型超级电容器rGO/CeO₂||rGO/CeO₂获得的能量密度达18.16 Wh•kg^-1. rGO/CeO₂作为超级电容器电极材料具有广阔前景.     

NiO/TiO2异质结构纳米管阵列膜对不锈钢的光生阴极保护及其储能性能

本工作通过修饰TiO₂制备半导体复合膜,提高其光吸收和光电化学性能,以期应用于光生阴极保护。先采用阳极氧化法在Ti表面制备TiO₂纳米管阵列膜,再应用水热处理法在膜表面沉积NiO纳米颗粒,形成具有异质结构纳米管复合膜。利用扫描电子显微镜、X-射线衍射、X-射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、光致发光谱和光电化学技术对制备的纳米膜进行表征。结果表明,与纯TiO₂纳米管膜比较,NiO/TiO₂纳米管复合膜的光吸收扩展到可见光区。白光照射下,其在0.5 mol·L^?1 KOH和1 mol·L^?1 CH3OH混合液中的光电流密度达到176μA·cm^?2,是纯TiO₂纳米管膜的2倍。复合膜具有良好的光生阴极保护作用,与0.5 mol·L^?1 NaCl溶液中的403不锈钢耦连后,可使其电极电位下降440 mV,在光照2.5 h再转为暗态后,因具有电荷储存能力还可继续提供约15.5 h的阴极保护效应。     

层状锰酸锂衍生物的阳离子价态与锂电池的电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法, 通过锂盐、镍盐、钴盐与锰盐生成锂镍钴锰氧化合物的前驱体, 随后采用高温固相法合成了Li(Mn_1/3Co_1/3Ni_1/3)O₂. 借助于X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)及充放电测试等现代测试手段研究了材料的晶型结构、离子价态及电化学性能. 前驱体经950 ℃煅烧可获得晶体结构完整、晶胞参数为a＝0.2864 nm, c＝1.4235 nm的六方层状Li(Mn_1/3Co_1/3Ni_1/3)O₂化合物; XPS结果表明Li(Mn_1/3Co_1/3Ni_1/3)O₂化合物表面上的Mn, Ni和Co分别以Mn^4＋, Ni^2＋和Co^3＋存在; 材料的高温放电比容量比室温要高, 在55 ℃下, 在2.5～4.6 V电压范围内, 电流密度为28 mA/g时材料首次放电容量195 mAh/g, 循环10次后容量保持在170 mAh/g; 循环伏安曲线上3.7 V和4.4 V的氧化还原过程对应于Ni^2＋/4＋和Co^3＋/4＋氧化还原电对的反应.     

Co(II), Ni(II) and Cu(II) metal complexes with a N8 azamacrocyclic ligand

Hydrated nitrate and perchlorate salts of the transitional metal ions Co²⁺, Ni²⁺ and Cu²⁺ have been used to investigate the coordination capability of the octaaza macrocycle L derived from 2,6-diformylpyridine and diethylenetriamine. The synthesis of the metal complexes was carried out in 1:1 and 2:1 metal:ligand molar ratios, but dinuclear complexes were obtained in all cases due to the size of the 24-membered ligand. The complexes have been characterized by elemental analysis, molar conductivity, mass spectrometry, IR spectroscopy, diffuse reflectance and magnetic measurements. The dinuclear nature of the compounds was confirmed by X-ray diffraction. The crystal structures of [Ni₂L(NO₃)₂](NO₃)₂, [Cu₂L(NO₃)₄] and [Cu₂L(ClO₄)₄], were determined.     

Coordination properties of 1-allyl-2-methylimidazole relative to some metal ions in the solid state and aqueous solution

Cobalt(II) and copper(II) complexes with 1-allyl-2-methylimidazole (L), of general formula [ML₂(NO₃)₂], have been prepared in the solid state. The compounds were characterised by structural, spectroscopic and magnetic measurements. The metal ions in both six coordinate complexes are surrounded by two nitrogen atoms of the imidazole rings and four oxygen atoms of the chelating nitrato group (the CoN₂O₄ and CuN₂O₄ chromophores). The structure of both chromophores is described by a very distorted tetragonal bipyramid. The formation of successive complexes of the azole with Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ and Cd²⁺ in aqueous solution was followed potentiometrically. An irregularity in the K_n constants of successive Co²⁺ and Zn²⁺ complexes suggests a change in the coordination sphere of the central ions from octahedral to tetrahedral. With the Co²⁺–1-allyl-2-methylimidazole system, the change has been proven by inspection of the visible absorption spectra.     

Quadruple-stranded Eu-helicate Assembled from Bis-β-diketonate: Its Stability Towards Metal Ions

Herein, we reported the synthesis and investigation of highly luminescent quadruple-stranded helicate (C₆H₁₆N)₄[Eu₂(MBDA)₄]₂^.3C₄H₁₀O·4C₂H₃N(1-Eu)[H₂MBDA=N-methyl-4,4'-bis(4,4,4-trifluoro-1,3-dioxobutyl)di- phenylamine] for its stability toward metal ions in the solution. The material was characterized via X-ray crystallographic technique, Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy and electrospray ionization quadrupole time-of- flight(ESI-TOF) mass spectrometry. The results on the luminescence quantum yields clearly demonstrate that the ligand can effectively sensitize the luminescence of the Eu³⁺ ions(Φ_overall=15%). Upon the addition of different metal ions(i. e., Ag⁺, Cd²⁺, Zn²⁺, Fe³⁺, Al³⁺ and Ni²⁺) to the CH₃CN solution of compound 1-Eu, the emission intensities of Eu³⁺ ions at 612 nm were affected to some extent, which could be attributed to the presence of ion exchanges between Eu³⁺ ions and the metals ions, and the result was confirmed by ESI-TOF mass spectrometry.     

三丁基氧化膦-离子液体体系萃取UO2(NO3)2的机理和选择性

研究了三辛基氧化膦(TOPO)和三丁基氧化膦(TBPO)在离子液体(ILs) 1-烷基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐(C_nmimNTf₂, n=2, 4, 6, 8)中萃取分离UO₂(NO₃)₂. TOPO-C₂mimNTf₂和TOPO-C₄mimNTf₂体系萃取UO₂(NO₃)₂时会出现三相, 而TBPO萃取UO₂(NO₃)₂的萃合物可以很好地溶解在所有离子液体中. 论文也考察了萃取过程中的萃取剂浓度效应、酸效应、盐效应. 水相加入HNO₃会降低萃取效率. 盐效应证明了萃取是一种阳离子交换机理. 水相中加入NO₃^-能够提高U的萃取, 这说明NO₃^-参与萃取. 选择性研究表明: 除了在高酸度下对Zr 的显著萃取, TBPO-C₄mimNTf₂萃取体系在低酸度下对U呈现较好的选择性; 去除U后, 在低酸度下该体系对三价Nd 仍保持较好的选择性. 通过定量比较离子液体中NO₃^-进入量, 电喷雾质谱(ESI-MS)和紫外光谱表征确定了TBPO-C_nmimNTf₂中萃取机理的差异性. 萃取中存在两种萃合物, 即UO₂(TBPO)₃(NO₃)⁺和UO₂(TBPO)₃²⁺, 其中UO₂(TBPO)₃(NO₃)⁺的比例从C₂mimNTf₂体系到C₈mimNTf₂体系逐渐增加.     

高碳铬铁在氢氧化钠水溶液中电化学氧化过程

铬铁电化学氧化法是一种新的制备铬酸钠的方法,然而高碳铬铁在NaOH水溶液中的电化学氧化过程尚不明确。 采用循环伏安法(CV)、稳态极化法(LSV)等电化学测试方法对金属铬、高碳铬铁在NaOH水溶液中的电化学氧化过程进行研究,通过扫描电子显微镜(SEM)、能量散射谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对高碳铬铁电解后固相产物表征,判断固相产物的组成。 结果表明,高碳铬铁不同于金属铬的电氧化过程,它在NaOH溶液中通过Cr(0)→Cr(Ⅵ)的电氧化方式生成铬酸钠,中间产物Cr(OH)₃和Fe(0)发生电化学反应生成稳定的FeCr₂O₄。 随着NaOH浓度的增加,电势较低时,受高碳铬铁中Fe(0)的影响,高碳铬铁容易在NaOH水溶液中发生钝化;当电势足够正时,钝化膜溶解,生成铬酸钠、氢氧化铁和亚铬酸亚铁,同时,阳极表面有氧气析出。 高碳铬铁电化学氧化制备铬酸钠的适宜条件:碱浓度≥2 mol/L,阳极电势≥1.6 V(vs.SCE)。     

Selective transport of silver ions through bulk liquid membrane using Victoria blue as carrier

Transport of Ag⁺ as Ag(CN)₂⁻ ions through a bulk liquid membrane is reported. The bulk liquid membrane used is a solution of Victoria blue (VB) in chloroform. The effects of pH of the source phase, cyanide concentration in the source phase, sodium hydroxide in the receiving phase, and VB concentration in the organic phase on the efficiency of the transport system were studied. The above system has a high selectivity for Ag⁺ and can selectively and efficiently transport Ag(CN)₂⁻ ion from aqueous solutions containing other cations such as alkali and alkaline earths, Zn²⁺, Pd²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺,Hg²⁺, Co²⁺, Fe²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, and Al³⁺.     

Photosensitization of nanocrystalline TiO2 electrodes with II B group metal-ion-bridged self-assembled films of 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid

Self-assembled films (SA films) of 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid (PTA) (Film P) and II B group metal-ion-bridged PTA (Film PMP, M=Zn²⁺, Cd²⁺, or Hg²⁺) were fabricated on nanocrystalline TiO₂ electrodes and characterized with UV–VIS and IR spectra and XPS. Compared with Film P sensitized solar cell, Grätzel cells based on individual PMP electrodes are more efficient regarding photocurrent generation. Synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (SRPES) study reveals that those HOMO energy levels of PMP films are greater than that of Film P. The higher HOMO energy levels will lead to higher excited state energy levels that benefit electron injection, and hence, increase efficiencies for photocurrent generation. In view of the invariable valence of Zn²⁺, Cd²⁺, and Hg²⁺ ions, electron injection should be attributed to ligand, but not to the central metal ions, like the case of Ru(II)–bipyridyl complex.     

CuCrO2的合成及其复合催化剂的光催化性能

以硝酸铬和硝酸铜为原料,通过半湿法经两种不同路径合成了CuCrO₂半导体物质。分别采用热重-差示扫描（TG-DSC）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射（UV-vis DR）、扫描电镜（SEM）及X射线光电子能谱（XPS）对样品进行了表征分析。确立了以氨水为Cr³⁺沉淀剂制得的氢氧化铬沉淀中加入硝酸铜溶液是合成CuCrO₂较适宜的路径。借助TG-DSC和XRD的分析结果确立前驱体在热处理的过程中,含Cr物相的变化历程为Cr（OH）₃ → CuCrO₄ → CuCr₂O₄ → CuCrO₂。通过机械研磨的方法合成了CuCrO₂-WO₃和CuCrO₂-ZnO复合型催化剂,对其进行了XRD、SEM和XPS表征分析,并测试了复合催化剂的光催化活性。结果表明,与单独使用CuCrO₂相比,无论是以高压汞灯,还是以氙灯为光源,CuCrO₂-WO₃和CuCrO₂-ZnO的光催化产氢活性都有显著提高。