NiFe双氢纳米粒子有效提高BiVO4光阳极光电化学水分解性能

近年来, 太阳能驱动的光电化学水分解作为一种高效、环保、可持续的技术, 已经引起了广泛的关注. 为了更好地使用光电化学技术将太阳能转化为化学能, 至关重要的是提高光电极材料的光吸收和光转化效率. BiVO4禁带宽度(Eg=2.4-2.5 eV)小, 具有很好的可见光响应能力, 因此BiVO4光电极材料引起了广泛关注. 但是, 当单独BiVO4作为光电阳极材料时, 电子-空穴对分离弱、载流子传输慢, 从而使BiVO4不能很好地在光电化学水分解中发挥作用. 为了缓解或解决此类限制性因素, 本课题组通过水热法合成了NiFe双氢纳米粒子, 并将其负载于BiVO4电极表面, 光电催化分解水实验表明其产氢效率得到大幅度提高. 同时制备了Ni(OH)2/BiVO4和Fe(OH)2/BiVO4电极并用于研究NiFe/BiVO4电极的反应机理. 在上文基础上, 本文采用电子扫描电镜(SEM)、高分辨投射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等表征手段和线性扫描伏安法(LSV)和电流时间(I-t)等对其光电化学活性进行了测试, 研究了NiFe/BiVO4电极在发生水氧化时的反应机理. SEM结果表明, Ni(OH)2是以纳米片组成的纳米球负载于多孔BiVO4表面; 而当Fe(OH)2负载于BiVO4表面时, BiVO4的纳米尺寸减小; NiFe-LDH纳米粒子负载于BiVO4表面时, 可以明显看见BiVO4纳米颗粒表面包裹着一层更小的纳米粒子.这证明了Ni(OH)2, Fe(OH)2和NiFe-LDH纳米粒子均成功负载于BiVO4表面. 这也得到HRTEM结果的确认. UV-Vis DRS结果表明NiFe-LDH纳米粒子能有效拓宽BiVO4的吸收边, 从而增加对可见光的吸收, 增加了对光的利用率. LSV测试结果表明, 暗反应条件下Ni(OH)2/BiVO4比NiFe/BiVO4和Fe(OH)2/BiVO4电极的起始电位更低, 说明Ni(OH)2有更好的传输电子性能; 而在光照条件下, 在同一电位时NiFe/BiVO4比Ni(OH)2/BiVO4和Fe(OH)2/BiVO4电极的光电流值更高. 值得注意的是, 此时Ni(OH)2/BiVO4比Fe(OH)2/BiVO4电极的光电流值低, 这又说明Fe(OH)2比Ni(OH)2对光更敏感. 因此当NiFe-LDH纳米粒子负载于BiVO4表面时, 不仅提高了BiVO4光电极的光吸收效率, 而且加速了载流子的传输从而抑制了光生电子-空穴的复合, 使反应过程中的量子效率得到提高.     

阴极保护技术与牺牲阳极材料的进展

阴极保护是金属腐蚀的重要控制技术. 在过去的时间里, 阴极保护在应用领域里得到很大发展. 本文对近年来国内外阴极保护技术和阳极材料的进展状况进作了简要综述, 并对两者未来的发展方向进行了探讨.     

α-氨基腈的阳极氰化合成反应研究

通过阳极氰化N-苄基哌啶合成具有六元环结构的α-氨基腈.研究发现恒电流条件下使用小电流、CH30H/H2O或CH3CN/H2O作为溶剂、Et4NOTs或Et4NBr等季铵盐作为表面活性剂均可以获得较好的结果.石墨作为阳极材料可获得与铂类似的实验结果.在0.9～1.4 V(vs.SCE)、较低温度、较低的底物浓度的恒电位电解条件下,可获得较高收率(》 90%)的α-氨基腈.根据以上结果分析了反应的机理并解释了α-氨基腈的异构体数量决定于中间体在电极表面的吸附状态.     

流通电解池-连续介质交换差示脉冲阳极溶出伏安法同时测定镉、铟

本文采用自制流通电解池,在盐酸溶液中富集Cd(Ⅱ),In(Ⅲ),经连续介质交换,在选定的乙二胺-氯化钠溶液中进行差示脉冲阳极溶出。得到的镉、铟溶出峰△Ep≥100mV。波形完好。从根本上解决了盐酸溶液中Cd(Ⅱ)、In(Ⅲ)的阳极溶出峰相重叠的问题。建立了一个灵敏、快速,同时测定镉、铟的分析方法。     

酸性介质中丙烯基硫脲对铜阳极溶出和阴极沉积过程影响的EQCM研究

采用循环伏安(CV)和电化学石英晶体微天平(EQCM)方法研究了酸性介质中铜阳极溶出和阴极沉积过程以及丙烯基硫脲(AT)对该过程的影响. 结果表明, 铜阳极溶出和阴极沉积过程的M/n分别为32.0和34.2 g/mol, 都是两电子过程, 其间未检测到Cu(Ⅰ)中间产物. AT改变了铜阳极溶出和阴极沉积的历程. 在含AT的溶液中, 铜阳极溶出和阴极沉积过程的M/n分别为61.9和65.4 g/mol, 可指认铜阳极溶出产物为CuAT+, 并提出了AT存在下Cu阳极溶出和阴极沉积过程的反应机理; 从电极表面质量定量变化的角度提供了Cu阳极溶出和阴极沉积过程的新数据.     

Synthesis and Electrochemical Characterization of Gradient Composite LiNi1-yCoyO2 Used as Cathode Materials in Lithium-ion Battery

Gradient composites, LiNi1-yCoyO2, are synthesized from coated spherical Ni(OH)2 precursor. These composites could be applied as new cathode materials in lithium-ion batteries because they have low cobalt content (y≤0.2)and exhibit excellent properties during high-rate charge/discharge cycles. The initial discharge capacity of coated composite of LiNio.95Co0.05O2 is 186 mAh/g, and the decreasing rate of the capacity is 3.2% in 50 cycles at 1C rate. It has been verified by TEM and EDX experiments that a core-shell structure of the composite particles develops because of the cobalt enrichment near the surfaces, and the formation of the cobalt enrichment layer is sensitive to sintering temperature. High cobalt surface concentration may reduce the undesired reactions and stabilize the structure of the particles.     

浓碱溶液中铜阳极产物的阴极还原行为研究：Ⅱ,Cu（Ⅱ）产物的阴极还原

采用恒电热氧化－动电势或恒电流还原法研究了铜在浓碱深液中二次氧化产物的阴极还原 行为，共分辨分７个阴极电流峰或相应的多个阴极是民势平阶，对各阴极峰的归属进行了指认，并探讨了铜阳极二次氧化反应历程。     

铝阳极氧化膜纳米孔阵列结构的自组织过程分析

提出了在铝阳极氧化膜的生长过程中存在两种力的作用,一种是在阻挡层形成时就已经存在的由于基体铝与氧化铝之间晶格不匹配产生的内应力的作用,另一种是随着纳米孔的形成,存在于纳米孔内壁的表面张力的作用.铝阳极氧化膜纳米孔阵列的自组织过程是在这两种力的共同作用下进行的.这两种力的大小随着纳米孔形貌的变化而改变,当铝阳极氧化膜中的纳米孔呈规则的六角排列时,这两种力达到平衡,此时体系的能量也最低.     

阳极氧化膜WO3（Ⅰ）：电显色和自褪色

用循环伏安法、交流阻抗技术和光电流谱技术研究了阳极氧化膜WO_3电显色和自褪色过程的机理,电显色时,氢原子先在WO_3表面吸附,其后从WO_3表面向晶格内部传输,电褪色时,H_xWO_3晶格中填隙H原子先传输到W表面脱附生成填隙H~+,然后再在电场驱动下在膜中迁移,自褪色过程可能是由膜中所含的少量水和部分填隙H原子的羟基化作用引起的。