氢氧化钠水溶液体系中金属铬的电化学氧化过程

铬铁电氧化溶出技术是一种全新的制备铬酸钠的方法,具有反应条件温和、过程可控、工艺环保等优点,然而金属铬在NaOH水溶液中的电化学氧化过程尚不明确. 本文采用循环伏安法（CV）和阳极极化法（LSV）对金属铬在NaOH水溶液中的电化学氧化过程进行研究. 使用EDS、SEM、XRD和XPS对电解前后的金属铬表征,判断中间物的产生,使用紫外可见分光光度计验证电解液中生成了铬酸钠. 结果表明,金属铬和中间产物Cr(OH)₃可能依次发生电化学氧化直接生成Na₂CrO₄,阳极极化为金属铬的活化. 随着NaOH溶液浓度的增加,Cr(OH)₃和Na₂CrO₄的生成量在增加,金属铬电化学氧化制备铬酸钠的适宜条件为碱浓度≥ 2 mol·L^-1,阳极电势≥ 1.6 V（vs. SCE）.     

铜在碱性溶液中阳极过程的研究

用慢电势扫描和恒电流法研究铜在浓碱中的阳极过程,并用角分辨X射线光电子能谱测试了铜表面二次钝化膜。结果表明,该膜由内层Cu₂O和外层CuO-Cu(OH)₂组成,越靠近膜的表面,CuO/Cu(OH)₂含量比越小,吸附水越多。据此提出成膜的电化学氧化-表面转化历程。     

镁合金在含F－的NaOH溶液中钝化行为的电化学研究

采用极化曲线、电容-电位曲线、Mott-Schottky分析以及电化学阻抗(EIS)等电化学方法研究了镁合金在含F^－ NaOH溶液中的阳极钝化行为. 结果表明, 在－1.2～1.8 V的电位范围内, 镁合金在含F^－的NaOH溶液中发生阳极钝化. 所形成的钝化膜表现出n型半导体的导电特性. 在0.7～1.8 V的电位范围内, 随着F^－浓度增大, 镁合金的阳极极化电流密度呈现出随着电位升高而逐渐增大的趋势, 随着F^－浓度增大这一趋势逐渐减弱. 并且F^－浓度的增大使得镁合金表面空间电荷层电容和钝化膜的载流子密度都不断减小. 通过极化曲线和电化学阻抗共同说明, 在5%的Na₂SO₄溶液中, NaOH溶液中阳极钝化后的镁合金随着钝化体系中F^－浓度的增加其耐蚀性逐渐减弱.     

钠盐溶液中U(Ⅵ)的电化学电子转移与晶化研究

采用循环伏安法分析钠盐溶液中U(Ⅵ)的电化学行为, 恒电位电化学还原处理U(Ⅵ), 利用交流阻抗谱分析电化学还原反应中的过程动力学特性, 利用X射线衍射、 扫描电子显微镜和电子能谱等方法分析了U(Ⅵ)的电化学晶化. 结果表明, 在钠盐溶液中, U(Ⅵ)可通过电化学反应先还原成低价的U(V)并进一步还原为U(Ⅳ), U(Ⅳ)一步氧化为U(Ⅵ), U(Ⅳ)/U(Ⅵ)之间的电化学转化过程受扩散控制, 且U(Ⅵ)的电化学电子转移易受环境pH值的影响; 恒电位还原4 h时, 溶液中U(Ⅵ)的去除率可达90%, U(Ⅵ)的结晶固化产物主要以固态的(UO₂)₆O₂(OH)₈·6H₂O(水铀矿) 和UO₂的形式附着在工作电极上.     

一种新型直接甲醇燃料电池阳极添加剂的电化学研究

将磷钼酸(H₄PMo₁₂O₄₀·xH₂O,PMo₁₂)作为一种添加剂,制备了直接甲醇燃料电池阳极Pt-Ru/C-PMo₁₂复合催化剂,并对甲醇在含有此复合催化剂的阳极上的氧化进行了电化学研究.测试表明该添加剂降低了甲醇及其电氧化中间产物转化的活化能,改善了电极内部的质子传输状况,对甲醇的电化学氧化过程具有明显的促进作用,该复合催化剂与常规的Pt-Ru/C催化剂相比,甲醇的阳极氧化电流提高了46%.添加剂的这一效应可能与磷钼酸的Keggin结构有关.     

BiVO4/CuBi2O4薄膜光电极的制备及光电性能

通过金属有机物分解法(MOD)协同光电化学沉积法, 将p型氧化物半导体CuBi₂O₄沉积在BiVO₄纳米薄膜上, 形成包覆性异质结结构, 制备了一种新型p-n异质结光阳极n-BiVO₄/p-CuBi₂O₄, 用于太阳能光电化学(Photoelectrochemical, PEC)水分解. 研究结果表明, 在1.23 V(vs. RHE)电势下, BiVO₄/CuBi₂O₄ 异质结光阳极表现出优良的PEC水氧化性能, 光电流密度达到2.8 mA/cm², 负载磷酸钴(Co-Pi)的BiVO₄/CuBi₂O₄/Co-Pi光电极, 光电流密度达到4.45 mA/cm², 分别为BiVO₄电极光电流密度的3.1倍和4.9倍. X射线衍射(XRD)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、 电化学阻抗谱(EIS)和能级结构图等结果也证实, BiVO₄/CuBi₂O₄和BiVO₄/CuBi₂O₄/Co-Pi复合电极材料在内建电场和能带弯曲作用下, 光吸收特性增强, 载流子界面转移电阻减小, 具有良好的光电化学性能与稳定性.     

LiCl-KCl熔盐体系中镨(Ⅲ)在镍电极上的电化学行为

采用循环伏安、 方波伏安、 计时电位和开路计时电位等电化学方法研究了Pr(Ⅲ)离子在共晶LiCl-KCl熔盐中Ni电极上的电化学行为及Pr-Ni合金化机理. 结果表明, Pr(Ⅲ)离子的电化学还原过程为三电子转移的一步反应. 与惰性Mo电极上的循环伏安曲线相比, Pr(Ⅲ) 离子在活性Ni电极的循环伏安曲线上还出现了4对氧化还原峰, 表明Pr(Ⅲ)离子在Ni电极上发生欠电位沉积, 是由于生成不同的Pr-Ni金属间化合物. 采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜-能谱仪等对恒电位电解的产物进行了表征. 结果表明, 在不同电位下进行恒电位电解时, 每个电位上只得到一种Pr-Ni金属间化合物, 分别为PrNi₂, PrNi₃, Pr₂Ni₇和PrNi₅.     

高铁酸盐在Sn02-Sb2O3／Ti电极上的选择性电化学合成

合成了SnO2-Sb2O3／Ti电极材料．实验结果证实，在14mol／L NaOH水溶液中和完全避免析氧反应的条件下，Fe(Ⅲ)物种在该电极上进行电化学氧化并生成FeO4^2-．结果表明，Fe(OH)。在浓NaOH溶液中发生酸式电离，形成可溶于水的FeO2^-，该离子的浓度随着碱溶液浓度变化而发生明显变化，而且它还是发生化学氧化和电化学氧化的反应物．在SnO2-Sb2O3／Ti电极上，FeO4^2-的电化学还原起始电位为0．38V(vs.Hg／HgO，14mol／L NaOH)，FeO2^-电化学氧化起始电位为0．54V．结果还表明，用电化学方法氧化Fe(Ⅲ)物种生成FeO4^2-是个多步骤过程．     

过渡金属电催化剂在硅基光阳极分解水产氧中的作用

光电化学分解水可将太阳能转换为绿色的氢能,为目前的能源危机和环境问题提供了一种理想的解决方案.在分解水反应中,涉及四空穴过程的产氧半反应是制约性能的关键步骤,往往需要在半导体表面沉积电催化剂以加速产氧反应动力学.因此,全面理解电催化剂在光电化学分解水体系中的作用至关重要.在目前的产氧电催化剂中,过渡金属羟基氧化物电催化剂(MOOH,M=Fe,Co,Ni)因其环保、廉价、高效以及稳定的特性,已被广泛用于半导体光阳极分解水器件中.而且,MOOH可用简单的电沉积方法沉积在光电极表面,易于大面积制备.然而,电沉积法制备的MOOH具有复杂的结构,对其作用机制的全面理解更加困难.因此,本文以电沉积MOOH修饰的硅基光阳极(n⁺p-Si/SiO_x/Fe/FeOx/MOOH)作为模型,研究了不同电催化剂对硅光阳极光电化学产氧性能的影响.实验发现电催化剂的界面优化在电催化剂修饰的光电极中发挥着重要作用,这是因为优化的界面可以提升界面电荷传输,提供更多的催化反应活性位点以及更高的本征催化活性,从而更有利于光解水性能的提升.该项研究揭示了电催化剂在光解水器件中的作用,并为今后高效光解水器件的设计提供了一定指导.首先在多晶n⁺p-Si基底上热蒸镀了一层30 nm的金属Fe膜,并通过电化学活化将Fe膜表面转换为FeOx得到Fe/FeOx(记作aFe)界面层,然后利用电沉积方法制备MOOH表面修饰层,最终得到n⁺p-Si/SiO_x/aFe:MOOH光阳极.X射线光电子能谱、拉曼光谱以及扫描电子显微镜表面元素成像的表征结果均证实电极表面由于界面层金属Fe元素的掺杂而形成了Fe1-xNixOOH.在模拟太阳光下用于光解水产氧时,n⁺p-Si/SiO_x/aFe:NiOOH电极的起始电位为~1.01 VRHE(相对于可逆氢电极的电势),在1.23 VRHE下的光电流为38.82 mA cm^-2,显著优于n⁺p-Si/SiO_x/aFe、n⁺p-Si/SiO_x/aFe:FeOOH以及n⁺p-Si/SiO_x/aFe:CoOOH三个对比样品,且其稳定性达到75 h.另外,我们发现n⁺p-Si/SiO_x/aFe:MOOH电极的光电化学产氧性能均显著高于n⁺p-Si/SiO_x/aFe电极,且p++-Si/SiO_x/aFe:MOOH的电催化产氧性能也高于p++-Si/SiO_x/MOOH,不仅证明了aFe界面层对Si与MOOH层之间的界面接触作用的有效调控,而且表明双电催化剂体系(aFe:MOOH)的电催化产氧活性高于单电催化剂(MOOH).热力学分析表明,n⁺p-Si/SiO_x/aFe:MOOH光阳极的光电压大小与其光解水产氧性能并不一致,从而排除了热力学因素对性能的关键影响.进一步从塔菲尔斜率、电化学活性表面积和电化学阻抗谱对各电极的动力学进行了分析,证明了动力学因素在上述光阳极产氧性能中的主导作用.同时发现,由于aFe:NiOOH双电催化剂具有更高的本征电催化产氧性能,提供了更多的表面活性位点以及更有效地促进了光生载流子的传输,对动力学的提升效果更显著,从而使n⁺p-Si/SiO_x/aFe:NiOOH光阳极表现出最高的光解水产氧性能.     

甲基磺酰氟Simons电化学氟化过程特性和机理研究

选择CH₃SO₂F电化氟化制备CF₃SO₂F过程为研究系统,研究了电化氟化过程操作电压和反应时间的关系、操作条件对氟化产物组成的影响规律以及Ni电极在电化氟化过程的变化情况. 实验结果表明,Simons电化学氟化过程主要由三个步骤组成：F-在阳极发生电化学氧化反应生成F,该步骤是Simons电化学氟化过程的控制步骤;在Ni电极上生成的F与Ni或NiF₂反应生成高价NiF_n (n≥3),NiFn为Simons电化学氟化过程的氟化剂;NiF_n可以在电极/电解液界面与有机物发生氟化反应生成氟化产物,也可以发生分解反应生成游离F²,NiF_n与有机物发生氟化反应的机理与用CoF₃等为氟化剂氟化有机物的机理相同. 但NiF_n的反应活性比CoF₃高,且在实验条件下极不稳定.     

The influence of coordination geometry and valency on the K-edge absorption near edge spectra of selected chromium compounds

X-ray absorption spectra at the chromium K-edge are reported for a number of selected chromium compounds of known chemical structure. The spectra were obtained with use of synchrotron radiation available at the ectron tretcher ccelerator ELSA in Bonn. The compounds studied include the tetrahedrally coordinated compounds Ca₂Ge_0.8Cr_0.2O₄, Ba₂Ge_0.1Cr_0.9O₄, Sr₂CrO₄, Ca₂(PO₄)_x(CrO₄)_1−xCl (x=0.25,0.5), Ca₅(CrO₄)₃Cl, CrO₃, the octahedrally coordinated compounds Cr(II)-acetate, CrCl₃, CrF₃, Cr₂O₃, KCr(SO₄)₂ · 12H₂O, CrO₂ and cubic coordinated metallic chromium. In these compounds chromium exhibits a wide range of formal oxidation states (0 to VI). The absorption features in the near edge region are shown to be characteristic of the spatial environment of the absorbing atom. The occurrence of a single pre-edge line easily allows one to distinguish between tetrahedral and octahedral coordination geometry, whereas the energy position of the absorption edge is found to be very sensitive to the valency of the excited chromium atom. Calculations of the ionisation potential of Cr in different oxidation states using the non-relativistic Hartree–Fock method (Froese–Fischer) confirm that the ionisation limit shifts to higher energy with increasing Cr valency. More detailed information on the electronic structure of the different compounds is gained by real-space full multiple scattering calculations using the FEFF8 code.     

Synthesis, reaction and structure of a series of chromium(III) complexes containing oxalate ligand

A series of chromium(III) complexes [Cr(bipy)(HC₂O₄)₂]Cl·3H₂O (1), [Cr(phen)(HC₂O₄)₂]Cl·3H₂O (2), [Cr(phen)₂(C₂O₄)]ClO₄ (3), [Cr₂(bipy)₄(C₂O₄)](SO₄)·(bipy)_0.5·H₂O (4) and [Mn(phen)₂(H₂O)₂]₂[Cr(phen)(C₂O₄)₂]₃ClO₄·14H₂O (5) were synthesized (bipy=4,4′-bipyridine, phen=1,10-phenanthroline), while the crystal structures of 1 and 3–5 have been determined by X-ray analysis. 1 and 3 are mononuclear complexes, 4 contains binuclear chromium(III) ions and 5 is a 3D supromolecule formed by complicated hydrogen bonding. 1–3 are potential molecular bricks of chromium(III) building blocks for synthesis heterometallic complexes. When we use these molecular bricks as ligands to react with other metal salts, unexpected complexes 4 and 5 are isolated in water solution. The synthesis conditions and reaction results are also discussed.     

Evidence of lanthanum–chromium mixed oxides formed in CrOx/La2O3 model catalysts

CrO_x/La₂O₃ mixed oxides, prepared by impregnating La₂O₃ with appropriate aqueous solutions of (NH₄)₂CrO₄ and calcining at 600 °C for 4 h, have been investigated by means of XRD, TPR, XPS, DRIFTS, and Raman spectroscopy (RS). The formation of the compounds La₂CrO₆, La(OH)CrO₄ and LaCrO₄ under these conditions was evidenced. Strong peaks at 864, 884, 913, and 921 cm⁻¹, as well as weak peaks at 136, 180, 354, 370, and 388 cm⁻¹ in the RS spectrum of CrO_x/La₂O₃ have been assigned to La₂CrO₆.     

Evidence from x-ray photoelectron spectroscopy on the charge distribution in various chromium compounds

Measurements of various core-level binding energies in the compounds K₃CrF₆, K₃Cr(CN)₆ and Cr(acac)₃ are reported. The binding energies of the L_III level of Cr in these compounds, and in Cr(CO)₆ and K₂CrO₄, are analyzed to yield charge differences between the chromium atom in Cr(acac)₃ and in the other compounds.     

静电自组装方法合成的具有多孔三维网络结构的Fe_3O_4/石墨烯复合材料作为高性能锂离子电池负极材料(英文)

采用静电自组装方法,分两步合成Fe(OH)3/GO前驱体(GO:氧化石墨烯),再通过水热反应和600°C高纯氮气气氛下煅烧,获得了Fe3O4/石墨烯复合材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、拉曼(Raman)光谱等多种分析,发现该复合材料具有三维多孔石墨烯网络结构.把合成的这种Fe3O4/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料,电化学测试结果表明其具有优良的电化学性能:首次放电容量为1390 mAh·g-1,50次循环后容量为819 mAh·g-1.通过对比实验表明,三维石墨烯网络结构的形成对复合材料的电化学循环稳定性起着关键作用.     

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。     

Synthesis and Electrochemical Performance of Co3O4/Graphene

Co3O4/reduced graphene oxide composites were synthesized via a simple electrochemical method from graphene oxide and Co（NO3）2·6H2O as raw materials.Co3O4 nanoparticles with sizes of around 30-50 nm were distributed on the surface of graphene nanosheets confirmed by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy.Electrochemical properties of Co3O4/graphene composite were tested by cyclic voltammetry,galvanostatic charge-discharge,and electrochemical impedance spectroscopy.The Co3O4/reduced graphene oxide composite was used as the pseudocapacitor electrode in the 2 mol/L NaOH aqueous electrolyte solution.The Co3O4/reduced graphene oxide composite electrode exhibited a specific capacitance of 357 F/g at a current density of 0.5 A/g in a three-electrode system.72％ of capacitance was retained when the current density increased to 3 A/g.The Co3O4/reduced graphene oxide composite prepared electrodes show a high rate capability and excellent long-term stability.After 1000 cycles of charge and discharge,the capacitance is still maintained 87％ at a current density of 1 A/g,indicating that the composite is a oromising alternative electrode material used for supercapacitors.     

Cr3+水解聚合作用的研究(Ⅷ)-反丁烯二酸存在下的过渡态

本文研究究了Cr(NO₃)₃与四种浓度的反丁烯二酸共存时Cr³⁺在水溶液中的聚合状态,采用LEMIT程序计算了在四种配体浓度下存在的同一粒子(离子或分子),其水解常数不但彼此吻合,且和高、低浓度区的结果一致。