电化学氧化和臭氧化预处理酸性化工废水的效能研究

保持一定酸度条件下对比了电化学氧化和臭氧氧化预处理酸性化工废水的效能（废水原pH 0.85）. 结果表明,在废水中添加2 g·L^-1 NaCl电化学氧化预处理效果较佳,30 mA·cm^-2条件下电解20 min后水样的CODCr（化学需氧量）去除率达43.4%,BOD₅/COD_Cr（生化需氧量与化学需氧量的比值）值从原来的0.034上升至0.14,可生化性明显提高. 单独臭氧化仅在pH 7.0才能取得一定的预处理效能. Ti(Ⅳ)/O₃/H₂O₂高级氧化体系在pH 2.85条件下亦有较好的预处理效果,16 min后水样COD_Cr去除率达22.9%,BOD₅/COD_Cr值则提高至0.072.     

PANI-SnP复合膜电极在镍镉废水中电控离子交换性能

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^-1 Ni(NO₃)₂、Cd(NO₃)₂溶液,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.     

微圆盘电极技术测定表面化学微加工时的约束刻蚀剂浓度分布

利用微圆盘电极技术, 测定了KBr、L-胱氨酸和硫酸组成的刻蚀溶液体系中Pt电极表面电化学氧化产生的刻蚀剂Br2浓度分布, 为约束刻蚀剂层技术(CELT)中刻蚀体系的选择和优化提供更直观的依据. GaAs表面CELT微加工实验证明了用微圆盘电极测得的表面刻蚀剂的浓度分布趋势与微加工实验所得到的结果一致     

硫堇衍生化自组装膜修饰金电极的电化学性质及其对抗坏血酸的电催化氧化

将硫堇共价键合到自组装在金电极表面的半胱胺单分子层上,制成了衍生化自组装单分子膜修饰电极,并用电化学方法研究了它的电化学性质.循环伏安图显示其在pH＝7.7的磷酸盐缓冲液中,于－0.45～＋0.50V(vs.SCE)范围内有2对氧化还原峰.峰电位分别为E_pa¹＝214mV。E_pc¹＝82mV,E_pa2＝－75mV,E_pc2＝－160mV(vs.SCE).pH在5.0～9.0范围内,峰1有2个质子参与反应,峰2有1个质子参与反应.它的表面电子转移速率常数k_s＝0.02S^－1.此膜对抗坏血酸的氧化有催化作用,其氧化过电位较在裸金电极上降低了约250mV.催化电流与抗坏血酸的浓度在1.0×10^-6～4.0×10^-3mol/L范围内呈良好的线性关系.抗坏血酸催化氧化的异相速率常数为2.68×10^-3cm/s.     

酸性溶液中钯催化醇电化学氧化的研究

应用电化学循环伏安法(CV)和现场红外光谱(FTIR),研究了酸性溶液中钯催化甲醇、乙二醇电氧化的过程.结果表明:在酸性和中性介质中,甲醇和乙二醇在多晶Pd电极上氧化须在1.5V以上才能发生.随着溶液pH值的降低,过电位减小且峰电流密度上升.溶液的pH值以及电极表面形成的吸附含氧物种对Pd电催化氧化醇有显著的影响.现场红外光谱电化学测试显示,在高电位和强酸性介质中,乙二醇在Pd电极上的氧化产物主要是CO2和少量的乙二酸.在酸性和中性介质中,无论在低电位或高电位,甲醇和乙二醇在Pd上氧化的主要产物是CO2,没有发现CO的存在,说明该氧化过程CO2是经过非毒化的路径产生的.     

钾掺杂g-C3N4薄膜光阳极的制备及光电催化氧化降解水中双氯芬酸钠性能

兼具高光学质量和电化学性能的薄膜光电极难以制备, 限制了光电催化氧化技术在水处理中的的应用. 本文采用原位煅烧法制备了负载在氧化铟锡(ITO)玻璃上的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)薄膜电极, 并通过掺杂K⁺提高其光电催化氧化性能; 对电极进行了表征, 研究了其光电催化氧化降解水中双氯芬酸钠(DCF)的效率及降解路径. 结果表明, 原位煅烧法能制备出高质量的K⁺/g-C₃N₄薄膜光电极, K⁺的掺杂并未明显改变电极上g-C₃N₄的晶型、 价态和多孔形貌, 但可以提高ITO玻璃上g-C₃N₄的负载量, 增强电极对可见光的响应; K⁺的最佳掺杂浓度为0.002 mol/L, K⁺/g-C₃N₄薄膜电极光电催化氧化降解DCF的速率常数是纯g-C₃N₄薄膜电极的1.86倍; 当初始pH值为4, 电压为1 V, 光源强度为0.96 W/cm², 反应2 h后水中DCF降解率达到70%. K⁺/g-C₃N₄薄膜电极光电催化氧化过程中, 光催化氧化和电化学氧化之间存在协同作用, 两者相互增强, 并提高了反应过程中光生 空穴(h⁺)和羟基自由基(·OH)浓度, 在这两种活性物质作用下, 水中DCF分别被h⁺氧化生成咔唑衍生物、 与·OH发生加成反应生成多羟基芳香化合物, 最后开环生成小分子物质.     

四磺酸酞菁钴-DDAB表面活性剂薄膜电极的电化学与电化学催化研究

四磺酸酞菁钴配合物阴离子(CoPcTS_4-)在水溶液中可借助离子交换进入阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)薄膜,从而形成CoPcTS_4-DDAB薄膜电极.循环伏安法表明,该薄膜电极在pH7.0的空白缓冲溶液中十分稳定,有两对准可逆的还原氧化峰,其中第一对峰的E_pc1=-0.28V,E_pa1=-0.18V(vs.SCE),为中心离子Co(II)Co(I)的还原氧化峰;第二对峰的E_pc2=-1.30V,E_pa2=-1.18V,为酞菁环的还原氧化峰.应用循环伏安法估计了该薄膜体系的电荷传递扩散系数D_ct和表观非均相电极反应速率常数k^o'.CoPcTS_4-DDAB薄膜电极可用于对三氯乙酸(TCA)的电化学催化还原.催化电流与TCA浓度在4×10^-5～1×10^-3molL范围内成线性关系.     

钛基金属氧化物电极制备及其氨氮废水降解性能

采用热分解方法制备了4种电极钛基金属氧化物：Ti/SnO₂+Sb₂O₃、Ti/SnO₂+Sb₂O₃/SnO₂+IrO₂、Ti/SnO₂+Sb₂O₃/SnO₂+RuO₂和Ti/SnO₂+Sb₂O₃/SnO₂+CeO₂. X-射线衍射分析表明Ti/SnO₂+Sb₂O₃/SnO₂+CeO₂电极的CeO₂晶体结构完好,连续工作较长时间电极表面没有明显析氧. 使用该电极电解氧化氨氮模拟废水（降解2 h）,氨氮模拟废水从高浓度（500 mg·L^-1）降解为较低浓度（180 mg·L^-1）,降解效率可达64%,电解活性最佳.     

碳纳米管电极上辣根过氧化物酶的直接电化学

制备了碳纳米管修饰玻碳电极(CNT/GC).将辣根过氧化物酶(HRP)固定在CNT/GC电极表面,形成HRP-CNT/GC电极.研究了HRP的直接电子转移.实验结果表明,HRP在CNT/GC电极表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应,其循环伏安曲线上表现出一对良好的、几乎对称的氧化还原峰;式量电位E^0'几乎不随扫速(至少在20～100 mV/s的扫速范围内)而变化,其平均值为(-0.319±0.002) V (vs. SCE, pH 6.9); HRP在CNT/GC电极表面直接电子转移的速率常数为(2.07±0.56) s^-1;式量电位E^0'与溶液pH 的关系表明HRP的直接电化学是(1e+1H⁺)的电极过程.进一步的实验结果显示,固定在CNT/GC电极表面的HRP能保持其对H₂O₂还原的生物电催化活性,而且能快速地响应H₂O₂浓度的变化.本文制备碳纳米管修饰电极和固定酶的方法具有简单和易于操作等优点,可用于获得其它生物氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移.     

非水体系中苯并三唑在铜电极上吸附的电化学表面增强拉曼光谱研究

采用电化学现场表面增强拉曼光谱(SERS)研究了非水体系中苯并三唑(BTAH)在铜电极上的吸附及成膜行为, 结果表明非水体系中BTAH的吸附行为随电位变化而不同. 较负电位区间主要以中性分子形式吸附; 中间电位区间主要以BTA^－吸附并不可逆成膜; 而在氧化电位区间主要表现为铜的氧化. 随中性配体三苯基膦(pph₃)的加入, 在中间电位区间, 由于易溶的Cu(pph₃)_n⁺的生成而使铜的溶解速度加快, 最终该阳离子在溶液中和BTA^-作用而生成了多核铜的配合物. 采用直接电化学方法模拟电极表面过程合成了相应的吸附产物, 并对其组成进行了相关表征.     

IrO2电极在4-氯苯酚水溶液中的电化学活性

研究了在4-氯苯酚(简称氯酚)电化学稳定窗口内氯酚对Ti基IrO2电极在酸性水溶液中电化学活性的影响. 循环伏安(CV)与电化学阻抗谱(EIS)测试均显示, 几乎在整个氯酚的电化学稳定电位区间内, 氯酚对氧化物电极均起到活化作用. 以金属Ir电极为对比试样的测试结果却显示, 由于氯酚易于在金属表面吸附, 氯酚在其电化学稳定窗口内对金属电极的活性产生抑制作用. 基于氯酚对上述两类电极电化学行为影响的差异, 提出活性氧化物自身在上述电位区间内发生从低价态到高价态的转变, 进而用于氧化去除吸附在电极表面的有机分子, 可能是氯酚对IrO2电极造成活化的主要原因.     

三维电极电化学反应器对有机废水的降解研究

本文提出一种基于三维电极电化学反应器处理有机废水的新技术 ,结果表明 :该反应器能有效地去除苯胺 ,但其去除率受外加电压、溶液中Fe2 +的浓度、pH值及处理时间 (t)的影响较大 .该项技术处理有机废水效果明显 ,主要是基于电致过氧化氢 ,在Fe2 +存在情况下迅速生成对有机物有很强氧化作用的羟基自由基 .通过ESR法测出了在该电化学反应器处理废水过程中产生的羟基自由基     

Adsorptive Stripping Voltammetric Detection of Single‐Stranded DNA at Electrochemically Modified Glassy Carbon Electrode

Electrochemically modified glassy carbon electrode (GCE) was used to study the electrochemical oxidation and detection of denatured single‐stranded (ss) DNA by means of adsorptive stripping voltammetry. The modification of GCE, by electrochemical oxidation at +1.75 V (vs.SCE) for 10 min and cyclic sweep between +0.3 V and ?1.3 V for 20 cycles in pH 5.0 phosphate buffer, results in 100‐fold improvement in sensitivity for ssDNA detection. We speculated that the modified GCE has a high affinity to single‐stranded DNA through hydrogen bond (specific static adsorption). Single‐stranded DNA can accumulate at the GCE surface at open circuit and produce a well‐defined oxidation peak corresponding to the guanine residues at about +0.80 V in pH 5.0 phosphate buffer, while the native DNA gives no signal under the same condition. The peak currents are proportional to the ssDNA concentration in the range of 0–18.0 μg mL^?1. The detection limit of denatured ssDNA is ca. 0.2 μg mL^?1 when the accumulation time is 8 min at open circuit. The accumulation mechanism of ssDNA on the modified GCE was discussed.     

The study of PVP/Pd/IrO(2) modified sensor for amperometric determination of sulfur dioxide

A novel electrochemical sensor for the detection of sulfur dioxide in both gas and solution is described. The chemically modified electrode was constructed by polymerizing (4-VP), palladium and iridium oxide (PVP/Pd/IrO(2)) onto a platinum microelectrode which exhibits excellent catalytic activity toward sulfite with an oxidation potential of +0.50 V. The SO(2) gas sensor is based on the PVP/Pd/IrO(2) modified electrode as working electrode, Ag/AgCl electrode as reference electrode, Pt electrode as counter electrode and a porous film, which is in direct contact with the gas-containing atmosphere. The effect of different internal electrolyte solutions of hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphates buffer solution, mixed solution of dimethyl sulfoxide and sulfuric acid to the determination of SO(2) was also studied. The sensor was found to have a high current sensitivity, a short response time and a good reproducibility for the detection of SO(2). It has good potential to be used in the field of environmental monitoring and controlling.     

IrO2电极在含有机小分子水溶液中的电化学活性

通过循环伏安（CV）与电化学阻抗谱（EIS）测试研究了Ti基IrO2系活性涂层电极在含甲醇、甲酸及甲醛三种有机小分子的Na2SO4溶液中的电化学活性,其中以电极/溶液界面的双电层电容来表征电极的活性.结果表明,与同浓度H2SO4溶液相比,该电极在Na2SO4溶液中的电化学活性发生明显下降.有机小分子的加入降低了电极的活性表面积.发现有机物能在较宽的电位范围内发生氧化反应,但在该种电极上的电氧化速率较慢.然而,伴随着析氧反应的发生,有机物的氧化也随之加快.     

石墨烯载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能

用石墨烯(G)代替Vulcan XC-72炭(XC)作Ir的载体制备石墨烯载Ir(Ir/G)催化剂. 电化学的测量结果表明, Ir/G催化剂对氨氧化的电催化性能优于XC炭载Ir(Ir/XC)催化剂. X射线衍射(XRD)谱测量结果表明, Ir/G和Ir/XC催化剂的Ir粒子平均粒径相似. 拉曼光谱的测量结果表明, G的石墨化程度和电导率高于XC. 因此, Ir/G催化剂对氨氧化的电催化性能优于Ir/XC催化剂. 氨在Ir/G催化剂电极上氧化的电流密度与氨浓度呈很好的线性关系曲线, 相关系数R为0.99557. 因此, Ir/G催化剂电极可作为电流型电化学氨传感器的工作电极.     

Self-assembly of active IrO2 colloid catalyst on an ITO electrode for efficient electrochemical water oxidation

Active catalysts for water oxidation to evolve O(2) are required for the construction of artificial photosynthetic devices that are expected to be promising energy-providing systems in the future. The citrate-stabilized IrO(2) colloid was self-assembled onto an indium tin oxide (ITO) electrode to form a monolayer of the colloidal IrO(2) particles when it was dipped in the colloid solution. The self-assembly could be achieved by a chemical interaction between carboxylate groups on the citrate stabilizer and hydroxyl groups on the ITO surface to form ester bonds. Efficient electrocatalysis for water oxidation was demonstrated using the electrode modified by the self-assembled IrO(2) colloid to yield the highest turnover frequency ((2.3-2.5) x 10(4) h(-1)) of IrO(2) in the hitherto-reported catalysts for electrochemical water oxidation.     

Ir/CeO2催化剂的表征和CO氧化性能

采用浸渍法制备了Ir/CeO2催化剂,考察了催化剂的CO氧化活性。随着Ir负载量的增加,Ir/CeO2催化剂的CO氧化活性先上升后下降,当Ir的负载量为1%时,催化剂的活性最高。Ir/CeO2催化剂中Ir以IrO2的形式存在,当低负载量(≤1%)时以高分散形式存在;高负载量(>1%)时以晶相IrO2的形式存在。随着Ir负载量增加,Ir粒子逐渐变大,反应比速率和反应转换频率(TOF)逐渐下降,表明小粒子上具有更高的CO反应活性。同时也发现金属态Ir催化剂的CO氧化活性高于氧化态IrOx催化剂。     

聚对氨基吡啶化学修饰电极上酚磺乙胺的电化学行为及其溶出伏安法测定

在玻碳电极上制备了聚对氨基吡啶 (POAP)修饰膜电极 ,并用POAP电极研究了酚磺乙胺 (DIC)的电化学行为。POAP修饰电极对DIC的氧化有良好的电催化活性。循环伏安图上出现一对灵敏、可逆的氧化还原峰。在最佳条件下 ,氧化峰电流与DIC浓度在 4.0× 10 -8～ 1.0× 10 -3 mol/L范围内呈良好线性关系 ,开路富集 5min检测限达 7.6× 10 -10 mol/L。用POAP测定DIC具有良好的重现性、灵敏度和稳定性     

Probing the hydrogen adsorption affinity of Pt and Ir by surface interrogation scanning electrochemical microscopy (SI-SECM)

Scanning electrochemical microscopy in the surface interrogation mode (SI-SECM) has been used to probe the strength of metal-adsorbed H bonds at Pt and Ir. The generally accepted view is that this technique can only give meaningful results for similar probe and substrate electrode dimensions. However, it is shown that SI-SECM can also provide valuable information for H adsorption even when the substrate is much larger than the microelectrode probe (of 500 and 25 μm diameter respectively), for properly chosen substrate and mediator combinations that minimize the tip currents under substrate open circuit potential conditions. Linear sweep voltammetry at a microelectrode positioned at a very small probe–substrate distance (2.5 μm) showed remarkable positive feedback in the presence of an oxidizable mediator (TMPD) when a full or partial H monolayer was electrochemically pre-formed on the Pt or Ir substrate. The magnitude and shapes of chronoamperometric responses at the tip were interpreted in terms of variation of H coverage with time and changes in the open circuit potential of the substrate. The higher affinity of Ir than Pt for adsorbed H has been used to validate the approach.