Ti/nano TiO2-ZrO2 Electrode with High Catalytic Activity for Electro- catalytic Reduction of Maleic Acid to Succinic Acid

采用溶胶-凝胶法制备高活性Ti基纳米TiO2-ZrO2膜电极．通过X射线衍射分析表明,纳米TiO2-ZrO2粉体呈微-纳二级结构．扫描电子显微镜测试表明,颗粒平均尺寸约为30nm．通过循环伏安和恒电流电解技术研究发现,Ti／nanoTiO2-ZrO2电极对马来酸电催化还原制备丁二酸的活性要高于Ti／nanoTiO2电极,反应过程受扩散控制．以钛基氧化钌电极为阳极,Ti／nanoTiO2-ZrO2膜电极为阴极进行恒电流电解实验．结果表明,控制电流密度20mA·cm,温度60℃,丁二酸的产率达到96％．     

Ti/nanoTiO_2-Pt阳极和Ti/nanoTiO_2阴极成对电合成葡萄糖酸锌和丁二酸

使用新颖的纳米结构电极成对电合成葡萄糖酸锌和丁二酸.采用溶胶-凝胶法制备Ti基纳米TiO2(Ti/nanoTiO2)电极,同时采用电沉积法制备Ti基纳米TiO2-Pt(Ti/nanoTiO2-Pt)修饰电极.通过循环伏安研究发现,Ti/nanoTiO2-Pt电极对葡萄糖氧化及Ti/nanoTiO2电极对马来酸还原均具有高催化活性.以Ti/nanoTiO2-Pt电极为阳极、Ti/nanoTiO2电极为阴极,通过正交实验得到成对电合成葡萄糖酸锌和丁二酸的优化条件为:阳极和阴极电流密度分别为1.2A·dm-2和3.0A·dm-2,阳极液为0.4mol·L-1葡萄糖+0.6mol·L-1NaBr,阴极液为0.6mol·L-1马来酸+0.2mol·L-1NaCl,温度50℃.成对电合成的总电流效率达到170%.     

丁二酸在Ti/TiO2膜电极上的电化学合成

在包含原料马来酸的硫酸溶液中, 通过原位阳极氧化法制备了Ti/TiO2膜电极, 然后采用极性转换技术在原溶液中电化学合成丁二酸. 采用XPS, XRD和SEM分析了膜电极上的元素组成、价态分布和氧化膜的晶相结构及表面形貌. 结果表明, 阳极氧化膜层内只含有Ti和O两种元素, 且Ti均为Ti4+; TiO2氧化膜是金红石相, 表观呈现带孔的条纹形貌. 通过循环伏安、恒电位阶跃和恒电流电解技术研究了Ti/TiO2原位氧化膜电极的电化学性质, 结果表明, 该膜电极对马来酸电还原合成丁二酸具有较好的电催化活性. 以钛基氧化钌电极(DSA)为阳极, Ti/TiO2原位氧化膜电极为阴极进行恒电流电解了实验. 结果表明, 丁二酸的还原产率为95.94%, 电流效率为95.57%, 产物纯度为99.28%, 熔点为185~187 ℃.     

L-胱氨酸在Pb/nanoTiO_2膜电极上的电催化还原

采用阳极氧化和恒电位沉积法制备Pb纳米粒子修饰的多孔Ti基TiO2(Pb/nanoTiO2)膜电极.通过对不同的电沉积电位和时间对比,找出了最佳电沉积条件.SEM分析显示该膜为均匀多孔结构,Pb纳米粒子均匀地分散在TiO2膜的表面.循环伏安和计时电流法研究了L-胱氨酸在Pb/nanoTiO2膜电极上的电催化还原活性,结果表明该电极对L-胱氨酸的还原具有高催化活性和稳定性.     

Ti基纳米TiO_2-CNT-Pt复合电极制备、表征及电化学性能

以电合成前驱体Ti(OEt)4直接水解法和电化学扫描电沉积法制备Ti基纳米TiO2-CNT-Pt(Ti/nanoTiO2-CNT-Pt)复合电极.透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试表明,锐钛矿型纳米TiO2粒子(粒径5～10nm)和碳纳米管(CNT)结合形成网状结构,Pt纳米粒子(平均粒径9nm)均匀地分散在纳米TiO2-CNT复合膜表面.循环伏安及计时电流测试表明,Ti/nanoTiO2-CNT-Pt复合电极具有高活性表面,对甲醇的电化学氧化具有高催化活性和稳定性,Pt载量为0.32mg/cm2时,常温常压下甲醇氧化峰电流达到480mA/cm2.     

高活性Ti基纳米TiO_2膜催化电极的制备

采用“牺牲阳极法”恒槽压电解含有 0 .0 0 5mol·L- 1四乙基溴化铵的乙醇溶液 ,加入微量乙酰丙酮作稳定剂 ,电合成TiO2 前驱体钛酸乙酯Ti(EtO) 4 ,经水解、涂膜、煅烧制备Ti基纳米TiO2 膜电极 (Ti/nano_TiO2 ) .TEM、SEM、XRD测试表明 :TiO2 颗粒尺寸在 10～ 35nm ,膜厚达 0 .5μm ,主要为锐钛矿晶型 ,膜为多孔三维网状结构 .循环伏安法研究了纳米TiO2 膜电极对草酸还原为乙醛酸、硝基苯还原为对氨基苯酚反应的电催化活性 ,结果发现纳米膜中的Ti(Ⅳ ) /Ti(Ⅲ )氧化还原电对起一种中介作用 ,可使有机物如草酸和硝基苯间接电还原 ,且电极催化活性高 ,性能稳定     

纳米TiO_2膜修饰电极异相电催化还原马来酸

通过电化学合成前驱体和溶胶 -凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO2 膜 ,SEM ,XRD测试表明晶型为锐钛矿型 ,晶粒平均尺寸为 2 5nm .采用循环伏安法、循环方波伏安法和电解合成法研究了纳米TiO2 膜电极在硫酸介质中的氧化还原行为以及对马来酸 (maleicacid)还原的电催化活性 .结果表明 ,纳米TiO2 膜电极在阴极扫描时有两对可逆氧化还原峰 ,可逆半波电位Er1/ 2 分别为 -0 .5 3V和 -0 .92V (vs .SCE ,扫描速度 0 .0 5V·s-1) ,对应于TiO2 /Ti2 O3 和TiO2 /Ti(OH) 3 两个氧化还原电对的可逆电极过程 .其中TiO2 /Ti2 O3 电对对马来酸具有异相电催化还原活性 ,纳米TiO2 膜中的TiⅣ/TiⅢ 氧化还原电对作为媒质间接电还原马来酸为丁二酸 (butanediacid) ,反应机理为电化学偶联随后化学催化反应 (EC′)机理 .     

NanoTiO2-CNT复合膜电极在DMF溶液中对糠醛的异相电催化还原

通过在乙醇中电化学溶解Ti金属阳极合成前驱体Ti(OEt)4和溶胶-凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO2-碳纳米管(nanoTiO2-CNT)复合膜, 采用循环伏安和电解合成法研究了nanoTiO2-CNT复合膜电极在N, N-二甲基甲酰胺(DMF)中的氧化还原行为以及对糠醛(furfural)还原的电催化活性. 结果发现, nanoTiO2-CNT电极在阴极扫描时有两对氧化还原峰, 可逆半波电位E r1/2 分别为－1.27 V和－2.44 V(vs SCE, 扫描速度100 mV•s-1), 分别对应于TiO2/Ti2O3氧化还原电对的可逆电极过程和TiO2/Ti(OH)3电对的准可逆电极过程；在DMF电解液中nanoTiO2-CNT复合膜中的Ti(IV)/Ti(III)氧化还原电对作为媒质间接电还原糠醛为糠醇, 反应机理为电化学偶联随后化学催化反应(EC′)机理.     

马来酸在束状TiO2阳极氧化膜上的电催化还原

采用阳极氧化法在0.5 mol·L-1硫酸+1 mol·L-1马来酸的混合溶液中制得了束状TiO2薄膜. X射线衍射(XRD)分析表明样品的晶型结构主要为无定形态; 所制得的样品通过原子力显微镜(AFM)观察, 束状结构TiO2的宽度约2-5 μm, 长度超过20 μm, 束状结构中包含的纳米棒直径约80-150 nm. 将制得的束状TiO2膜电极在上述混合溶液中直接进行原位的循环伏安扫描和恒电流电解实验. 研究结果表明, 马来酸在该电极表面异相电催化还原生成丁二酸; 在恒电流电解过程中采用电极原位活化可明显提高丁二酸的产率和电流效率, 并指出改进电极的原位活化技术是未来研究工作的主要目标.     

马来酸在束状TiO2阳极氧化膜上的电催化还原

采用阳极氧化法在0.5 mol·L-1硫酸+1 mol·L-1马来酸的混合溶液中制得了束状TiO2薄膜.X射线衍射(XRD)分析表明样品的晶型结构主要为无定形态;所制得的样晶通过原子力显微镜(AFM)观察,束状结构TiO2的宽度约2-5μm,长度超过20μm,束状结构中包含的纳米棒直径约80-150 nm.将制得的束状TiO2膜电极在上述混合溶液中直接进行原位的循环伏安扫描和恒电流电解实验.研究结果表明,马来酸在该电极表面异相电催化还原生成丁二酸;在恒电流电解过程中采用电极原位活化可明显提高丁二酸的产率和电流效率,并指出改进电极的原位活化技术是未来研究工作的主要目标.     

乙二醛在Ti/纳米TiO2-Pt修饰电极上的电催化氧化

采用溶胶-凝胶和电沉积法制备Ti基纳米TiO2-Pt(Ti/纳米TiO2-Pt)修饰电极. X射线衍射(XRD)表明纳米TiO2为锐钛矿型, 扫描电镜(SEM)显示Pt纳米粒子在纳米TiO2多孔膜的表面呈现簇分散状态, 平均粒径约25 nm. 通过循环伏安(CV)和计时电流法研究了Ti/纳米TiO2-Pt修饰电极对乙二醛直接电氧化的电催化活性, 结果表明, 修饰电极对乙二醛的直接电氧化呈现良好的催化活性, 在0.60和1.23 V(vs SCE)出现两个氧化峰, 二者电流密度分别为16 和42 mA·cm-2, 约为纯Pt电极的2倍和1.5倍, 反应过程受浓差扩散控制.     

葡萄糖在Ti/NanoTiO_2-ZrO_2修饰电极上电催化氧化

在无水乙醇和乙酰丙酮混合溶液中,电解Ti金属制得前驱体Ti(OCH2CH3)4-y(acac)y,再加入ZrCl4,将上述溶液直接水解、干燥后,在450℃煅烧2 h,粉体通过X射线衍射(XRD)分析表明:纳米TiO2-ZrO2粉体呈单分散结构。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,颗粒平均尺寸为30~40 nm。通过溶胶-凝胶法制得高活性的Ti/NanoTiO2-ZrO2修饰电极,采用循环伏安研究发现,Ti/NanoTiO2-ZrO2电极对葡萄糖氧化具有高催化活性。在NaBr电解液中,Br-在Ti/NanoTiO2-ZrO2电极表面氧化为Br2,Br2间接电氧化葡萄糖。     

葡萄糖在Ti/NanoTiO2-ZrO2修饰电极上电催化氧化

在无水乙醇和乙酰丙酮混合溶液中,电解Ti金属制得前驱体Ti(OCH2CH3)4-y(acac)y,再加入ZrCl4,将上述溶液直接水解、干燥后,在450℃煅烧2 h,粉体通过X射线衍射(XRD)分析表明:纳米TiO2-ZrO2粉体呈单分散结构。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,颗粒平均尺寸为30~40 nm。通过溶胶-凝胶法制得高活性的Ti/NanoTiO2-ZrO2修饰电极,采用循环伏安研究发现,Ti/NanoTiO2-ZrO2电极对葡萄糖氧化具有高催化活性。在NaBr电解液中,Br-在Ti/NanoTiO2-ZrO2电极表面氧化为Br2,Br2间接电氧化葡萄糖。     

乙二醛在Ti/纳米TiO2-Pt修饰电极上的电催化氧化

采用溶胶.凝胶和电沉积法制备Ti基纳米TiO2-Pt(Ti/纳米TiO2-Pt)修饰电极.X射线衍射(XRD)表明纳米TiO2为锐钛矿型,扫描电镜(SEM)显示Pt纳米粒子在纳米TiO2多孔膜的表面呈现簇分散状态,平均粒径约25nm.通过循环伏安(CV)和计时电流法研究了Ti/纳米TiO2-Pt修饰电极对乙二醛直接电氧化的电催化活性,结果表明,修饰电极对乙二醛的直接电氧化呈现良好的催化活性,在0.60和1.23 V(vs SCE)出现两个氧化峰,二者电流密度分别为16和42 mA·cm2,约为纯Pt电极的2倍和1.5倍,反应过程受浓差扩散控制.     

间接电氧化法合成甘油醛

通过电化学合成前驱体和溶胶-凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO2膜,在纳米Ti02膜上电沉积分散的Pt微粒制成钛基纳米TiO2-Pt(Ti/nano-TiO2-pt)修饰电极。采用循环伏安法、间接电氧化法研究了纳米Ti02-Pt修饰电极的电催化活性以及Mn^3 ／Mn^2 媒质氧化甘油为甘油醛的过程。结果表明,纳米Ti02-Pt修饰电极对Mn^2 的电氧化具有高催化活性,电流效率可达90％以上,非均相电解得到的Mn^3 可一步氧化甘油为甘油醛,收率为91％。     

纳米SnO2/TiO2电极的制备及其电催化降解间-硝基苯酚

用电化学方法在乙二醇溶液中制备锡、钛醇盐配合物Sn0.75Ti(OCH2CH2OH)(7-x),将电解液水解、干燥后在400℃煅烧2 h,得到纳米级SnO2/TiO2粉体。通过红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)对电解产物进行测试,纳米SnO2/TiO2粉体通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。实验表明,在有机体系电解得到的纳米SnO2/TiO2粉体颗粒分散较理想,粒径在100～200 nm。再通过溶胶-凝胶法在钛丝表面得到纳米SnO2/TiO2电极,采用循环伏安法研究电极在酸性溶液和间-硝基苯酚溶液中的氧化还原行为和电催化活性。结果表明,纳米TiO2掺杂SnO2电极的氧化峰电流达到143×10-3A/cm2,氧化还原峰电位差明显减小,催化降解间-硝基苯酚的COD去除率达到86.1%,具有较高的电催化活性。     

离子液体中CNT/nanoTiO_2-Pt膜电极电催化氧化葡萄糖

循环伏安法研究葡萄糖在离子液体[EMI]BF4中于碳纳米管/纳米TiO2膜载Pt(CNT/nanoTiO2-Pt)复合膜电极上的电催化氧化.结果表明,CNT/nanoTiO2-Pt电极对葡萄糖氧化具有高催化活性,氧化电位为-0.46V;在组成为离子液体与水的体积比为3∶1的电解液中,葡萄糖的氧化效果最好.电极反应过程受浓差极化控制.     

纳米Na_2SiF_6的电化学制备、表征与荧光性质

采用溶胶-凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO2(nanoTiO2)膜,经X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征,证明多孔TiO2膜的平均孔径为80 nm.以该多孔膜电极为模板,借助电化学沉积的方法制备了纳米Na2SiF6(nano Na2SiF6).经XRD和透射电镜(TEM)测试证实该Na2SiF6为均一的白锰钒型结构,平均粒径约为20 nm.初步研究了其荧光性质,发现在452.4 nm和285 nm处分别有强的荧光发射峰和激发峰.     

乙醇在Pt/nanoTiO2-CNT复合催化剂上的电催化氧化

通过前驱体Ti(OEt)4直接水解和电化学扫描电沉积法制备在Ti基体上的纳米TiO2-碳纳米管复合膜载Pt(Pt/nanoTiO2-CNT)复合催化剂. 透射电镜 (TEM) 和X射线衍射 (XRD) 结果表明, 锐钛矿型纳米TiO2粒子和Pt纳米粒子(粒径均为5~10 nm)均匀地分散在碳纳米管表面. 通过循环伏安和计时电流法研究表明, Pt/nanoTiO2-CNT 复合催化剂(Pt载量为0.32 mg•cm−2) 具有高达51.8 m2•g−1的电化学活性比表面积, 常温常压下对乙醇的电化学氧化具有高催化活性和稳定性, 乙醇氧化峰电位分别为0.59、0.96和0.24 V, 氧化峰电流密度分别达到−115、−113和−75 mA•cm−2. 复合催化剂对乙醇电氧化的高催化活性可归因于nanoTiO2、CNT和Pt纳米粒子的协同催化作用.     

碳纳米管/纳米二氧化钛-聚苯胺载铂复合电极对葡萄糖的电催化氧化

采用循环伏安(CV)、微分脉冲伏安(DPV)和计时电位法研究了碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺膜载Pt(CNT/nanoTiO2-PAn-Pt)复合电极对葡萄糖的电催化氧化作用。结果表明,在碱性介质中CNT/nanoTiO2-PAn-Pt复合电极对葡萄糖的电氧化具有高催化活性。当葡萄糖浓度为1.25×10-2mol/L时,氧化峰电流密度达到32.8 mA/cm2,且有很高的灵敏度和稳定性;当葡萄糖浓度为1.0×10-5mol/L时,其响应电流密度为13.8mA/cm2。大电流氧化时未发生振荡现象,是葡萄糖传感器的高活性催化电极。