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.     

铬酸还原过程的阴极钝化膜性质研究

铬酸还原为铬的阴极过程中,基体表面会生成固相膜,从而出现阴极钝化现象^[1-5]。我们在研究铬酸镀浓的电化学行为时,曾证实这种现象^[6],本文报导的是对该钝化膜性质的研究结果。     

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.     

锑在酸、碱溶液中的极化行为Ⅰ.锑在酸、碱溶液中的阳极氧化

本文用经典极化曲线的方法和交流电测定电极表面状态的方法,对锑在氢氧化钾、硫酸和盐酸中的阳极过程进行研究,获得如下的结果:1.锑的阳极电位φ与极化电流密度i及pH之间的关系可由公式表示:φ=a+blogi-b'pHo在1-13.4N氢氧化钾溶液中,b=116毫伏,b'=115毫伏;在1-14N硫酸中,b=24毫伏,b'=48毫伏;在1-12N盐酸中,b=24毫伏,b'=-48至-54毫伏。a为常数。2.溶液pH对锑的阳极溶解速度的关系,λ=(∂logi/∂pH)_φ,在氢氧化钾溶液中,λ=1;在硫酸中,λ=2;在盐酸中λ'=(∂logi/∂pH)_φ=+2:即溶解速度在氢氧化钾或盐酸中随浓度增长而加速;在硫酸中则相反。3.假设锑在这些介质中的阳极反应具共同的基本步骤:Sb+O^-→SbO_吸+e^-,在氢氧化钾溶液中,过程的进行依靠类似的步骤,使SbO继续氧化而逐步形成Sb₂O₃,Sb₂O₄;后者在溶液中因不稳定而歧化为Sb_O3及Sb₂O₅。O^-假定通过如下步骤形成:OH^-→OH_吸+e^-,OH_吸+OH^-→O^-+H₂O。前者如为控制步骤则与实验数据相符合。在硫酸中则以共同步骤形成的中间物SbO失去电子而成SbO⁺为控制步骤。在盐酸中因氧化膜SbO被氯离子破坏而生成络离子SbCl₄^-为控制步骤。在酸中,O^-假定是由水分子的单电子放电产生:H₂O→O^-+2H⁺+e^-。4.由于氧化产物(Sb₂O₃,Sb₂O₅及吸附氧原子)在电极表面的积累,不论在酸或碱中,形成3-5个分子层,才导致表面钝化。氧的逸出发生在稳定钝化区的电位,这可能是O^-在钝化表面继续放电的结果。     

铅锡合金在硫酸溶液中生长阳极Pb(Ⅱ)氧化物膜的机理

用交流阻抗、开路电位衰退及线性电位扫描等方法在0.9V(vs.Hg/Hg₂SO₄)和4.5mol/LH₂SO₄溶液中,研究了铅及Pb-Sn合金电极上所生长的阳极氧化物膜.实验结果表明,阳极膜由溶解-沉淀机理控制生长,膜中微粒间为液膜,借助液膜作为离子通道可使膜中微粒发生阳极反应,锡有利于膜中PbO微粒表层阳极氧化为PbO^1+x(0相似文献   

双层夹心膜电极电位法测定溶剂聚合物膜中杯芳烃-金属离子配合物的生成常数

以双层夹心膜电极为指示电极,采用电位法测定了聚合物膜中活性离子载体杯[6]芳烃乙酯与金属离子形成的配合物的生成常数.提出了一种新的测定夹心膜膜电位的方法,由测得的膜电位可计算出配合物的生成常数.以杯[6]芳烃乙酯为离子载体,测得其与Li⁺,Na⁺,K⁺,Cs⁺和NH⁺₄等离子的配合物生成常数的对数值分别为6.14,6.48.6.74,7.43和6.21.制备了以Cs⁺为主离子的选择性电极,采用固定干扰法,测得对Li⁺,Na⁺,K⁺和NH⁺₄等离子的选择性系数的对数值分别为-3.33,-2.54,-1.6和-2.9.实验结果表明,配合物的生成常数与选择性系数之间有较好的相关性.生成常数越大,电极对相应离子的选择性越高.     

铝合金电解加工中的钝化行为及其对加工过程的影响

本文研究与分析了铝合金电解加工过程的钝化行为,探讨了加工电压、电流密度、加工间隙及电解液成分等因素对电解加工性能的影响. 研究表明,在试验温度（23 ± 1）^oC下,铝合金在NaNO₃和NaF复合电解液体系（钝化电解液）存在钝化现象,钝化降低了电解加工的电流效率,并使电流效率随电流密度发生较大变化. 同时,钝化也使间隙特征曲线负移. 而在相同浓度NaCl和NaF复合电解液体系（活化电解液）电解加工,可在很宽的电位范围内保持活性溶解. 在钝化电解液中,电解加工表面更加平整.     

海沙钛铁矿在硫酸溶液中的电化学溶解研究

采用电化学技术研究了孟加拉国海沙里钛铁矿在硫酸溶液中不同温度下的溶解行为. 循环伏安研究表明,在没有添加碳粉的条件下钛铁矿的溶解非常困难. 为了探明钛铁矿的溶解过程,考察了钛铁矿-碳比例、硫酸浓度和温度对钛铁矿电化学溶解行为的影响. 结果显示,钛铁矿在低还原电位和低温下的溶解速率较慢. 施加更负的还原电位和在较高的温度下溶解速率加快. 增加硫酸浓度（最大浓度到1 mol?dm^-3）也可提高溶解速率. 但是,在较高的硫酸浓度和还原电位下,由于氢气析出导致钛铁矿的溶解速率降低,且气体吸附最后使得钛铁矿的活性表面积减小. 计算得到活化能数值在高温区间为50±10 kJ•mol^-1, 而低温区间为?15±5kJ•mol^-1, 说明低温区间为扩散控制过程,而高温区间为化学控制过程.     

KIO3-KSCN-H+反应体系的非线性动力学研究

研究了KIO₃-KSCN-H+反应体系在连续搅拌流动反应器(CSTR)中的非线性动力学行为.在CSTR中,该反应体系的Pt电极电位显示出持续振荡现象,振荡的浓度范围非常宽.通过酸度及各种金属离子对体系振荡行为影响的研究发现,对振荡体系具有催化作用的可能物种是H+离子而不是金属离子.     

酸性AlCl3-BMIC离子液体中的铝阳极溶解

采用线性扫描伏安法研究了Lewis 酸性AlCl₃-BMIC (BMIC: 1-butyl-3-methylimidazolium chloride)离子液体中铝电极的溶解. 铝电极在阳极极化时出现了钝化现象, 钝化是由于在铝电极表面形成了固体AlCl₃钝化膜造成的. 铝的电化学溶解过程可以依次分为三个区: 电化学控制区、过渡区和钝化区. 在电化学控制区, 铝的电化学溶解速率随着电位的正移而逐渐增加; 在过渡区, 由于电极表面AlCl₄^-和Al₂Cl₇^-浓度发生改变而析出固体AlCl₃使得铝电化学溶解速率随着电位的正移而逐渐减小; 当钝化膜形成之后, 铝的电化学溶解速率不再随着电位的正移而发生改变, 铝溶解进入钝化区. 增加搅拌、升高温度、降低离子液体AlCl₃摩尔分数都可以增加铝溶解阳极极限电流密度.     

三维多孔MnOx@In2O3立方盒子的构筑及储锌性能

锰基氧化物作为锌离子电池正极具有高比容量和低成本等优点, 但在电化学循环过程中不可逆相变、 锰的溶解和电极/电解质界面不稳定导致其在小电流密度、 深度放电条件下的循环性能差. 针对以上问题, 合成了三维(3D)多孔MnO_x立方盒子, 并在其表面包覆In₂O₃层, 获得3D多孔MnO_x@In₂O₃立方盒子. 结果显示, MnO_x@In₂O₃立方盒子具有大量孔径约10 nm左右的孔, 有利于H⁺和Zn²⁺的快速传输; In₂O₃包覆层均匀包覆于3D多孔MnO_x立方盒子的孔壁上, 有利于抑制MnO_x在电化学循环过程中的不可逆相变和锰的溶解, 稳定电极/电解质界面. 电化学测试结果表明, 该3D多孔MnO_x@In₂O₃电极在0.3 A/g的小电流密度、 深度放电条件下能稳定循环400次以上, 容量保持260 mA·h/g; 在1. 8 A/g电流密度下可稳定循环4000次以上, 容量保持81 mA·h/g; 即使在高电流密度6.0 A/g下仍保持73.4 mA·h/g的高可逆容量. 恒电流间隙滴定(GITT)和循环伏安测试结果表明, 3D多孔MnO_x@In₂O₃电极比3D多孔MnO_x具有更高的离子扩散速率, 有利于提升其高倍率容量. 电化学阻抗谱结果表明, 3D多孔MnO_x@In₂O₃电极具有比3D多孔MnO_x更稳定的电极/电解质界面, 有利于提升其循环寿命. 2000次循环后的扫描电子显微镜(SEM)结果表明, MnO_x@In₂O₃电极表面仍分布少量In₂O₃, 以确保电极/电解质界面和循环的稳定性.     

Ti表面修饰纳米TiO2膜电极的电催化活性

用电化学合成法在Ti表面修饰一层纳米TiO₂膜,TEM和XRD测试表明晶型为锐钛矿型,晶粒平均尺寸为25nm.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硝基苯还原的电催化活性。结果表明,纳米TiO₂膜电极具有异相氧化还原催化行为,膜中的Ti(Ⅳ)/Ti(Ⅲ)作为媒质间接电还原硝基苯为对氨基苯酚,收率和电流效率分别达91.6%和95.2%.     

Microwave assisted hydrothermal synthesis of tin niobates nanosheets with high cycle stability as lithium-ion battery anodes

SnNb₂O₆ and Sn₂Nb₂O₇ nanosheets were synthetized via microwave assisted hydrothermal method, and innovatively employed as anode materials for lithium-ion battery. Compared with Sn₂Nb₂O₇ and the previously reported pure Sn-based anode materials, the SnNb₂O₆ electrode exhibited outstanding cycling performance.     

β-PbO2/Sb-SnO2/Ti电极的苯酚电催化性能研究

采用刷涂热解和电镀制得了β-PbO₂/Sb-SnO₂/Ti电极. 采用X射线衍射（X-ray Diffraction,XRD）和扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）进行分析与观察,Sb-SnO₂中间层抑制PbF₂的生成,NaF促进二氧化铅晶粒的成型与分散,消除了β-PbO₂聚团. 据谢乐公式（Scherrer）计算晶粒尺寸为25.2 nm,电极表面结晶度高达100%. 极化测试显示,β-PbO₂/Sb-SnO₂/Ti电极扩散段电位区、析氧电位和Tafel斜率分别为1.85 ~ 2.15 V、2.08 V和0.84,优于β-PbO₂/Ti电极的1.40 ~ 1.80 V、1.75 V和0.36. 使用β-PbO₂/Sb-SnO₂/Ti、β-PbO₂/Ti电极在9 mA·cm^-2电流密度对苯酚模拟废水处理240 min,前者COD（Chemical Oxygen Demand）去除率、电流效率（Instant Current Efficiency）高达90.1%和63.28%,优于后者66.9%和44.96%. 寿命测试表明,β-PbO₂/Sb-SnO₂/Ti电极与β-PbO₂/Ti电极相比延长10倍,工业寿命可达8.6a,有较高的工程应用价值.     

基于NiCo2O4纳米片电极的非对称混合电容器

The looming global energy crisis and ever-increasing energy demands have catalyzed the development of renewable energy storage systems. In this regard, supercapacitors (SCs) have attracted widespread attention because of their advantageous attributes such as high power density, excellent cycle stability, and environmental friendliness. However, SCs exhibit low energy density and it is important to optimize electrode materials to improve the overall performance of these devices. Among the various electrode materials available, spinel nickel cobaltate (NiCo₂O₄) is particularly interesting because of its excellent theoretical capacitance. Based on the understanding that the performances of the electrode materials strongly depend on their morphologies and structures, in this study, we successfully synthesized NiCo₂O₄ nanosheets on Ni foam via a simple hydrothermal route followed by calcination. The structures and morphologies of the as-synthesized products were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area analysis, and the results showed that they were uniformly distributed on the Ni foam support. The surface chemical states of the elements in the samples were identified by X-ray photoelectron spectroscopy. The as-synthesized NiCo₂O₄ products were then tested as cathode materials for supercapacitors in a traditional three-electrode system. The electrochemical performances of the NiCo₂O₄ electrode materials were studied and the area capacitance was found to be 1.26 C·cm^-2 at a current density of 1 mA·cm^-2. Furthermore, outstanding cycling stability with 97.6% retention of the initial discharge capacitance after 10000 cycles and excellent rate performance (67.5% capacitance retention with the current density from 1 to 14 mA·cm^-2) were achieved. It was found that the Ni foam supporting the NiCo₂O₄ nanosheets increased the conductivity of the electrode materials. However, it is worth noting that the contribution of nickel foam to the areal capacitance of the electrode materials was almost zero during the charge and discharge processes. To further investigate the practical application of the as-synthesized NiCo₂O₄ nanosheets-based electrode, a device was assembled with the as-prepared samples as the positive electrode and active carbon (AC) as the negative electrode. The assembled supercapacitor showed energy densities of 0.14 and 0.09 Wh·cm^-3 at 1.56 and 4.5 W·cm^-3, respectively. Furthermore, it was able to maintain 95% of its initial specific capacitance after 10000 cycles. The excellent electrochemical performance of the NiCo₂O₄ nanosheets could be ascribed to their unique spatial structure composed of interconnected ultrathin nanosheets, which facilitated electron transportation and ion penetration, suggesting their potential applications as electrode materials for high performance supercapacitors. The present synthetic route can be extended to other ternary transition metal oxides/sulfides for future energy storage devices and systems.     

葡萄糖、半乳糖和乙醇恒电流氧化过程电位振荡的EQCM研究

采用电化学石英晶体微天平(EQCM)研究了0.5 mol•L^-1 NaOH水溶液中铂电极上葡萄糖、半乳糖和乙醇恒电流氧化过程中伴随的电位振荡行为. 两个糖体系的电位振荡过程伴随EQCM频率的同步振荡响应, 而乙醇体系中相应的频率响应却非常小；三个体系振荡过程的同步动态电阻响应均很小, 表明振荡过程频率响应主要为质量效应. 虽然葡萄糖和半乳糖结构相似, 电位和频率振荡的幅度相当, 但频率波数和周期明显不同, 表明电位振荡行为对两者呈现良好的分子识别能力. 本文也讨论了相关振荡机理和NaOH浓度效应及碱性介质中铂电极电化学过程, 提出了所形成的铂氧化物主要是PtO₂-3H₂O_ad以及两糖体系振荡过程中糖酸根阴离子伴随着高/低电位在铂电极上吸/脱附的新观点.     

膜电极构型CO2还原电解单池的稳定性研究

电化学还原CO₂可实现CO₂的资源化转化,是缓解因其过度排放所导致诸多环境问题的关键技术. 本文提出了一种膜电极（membrane electrode assembly,MEA）构型CO₂还原电解单池的结构设计,可同步实现气体扩散阴极两侧CO₂的供给与电解质液层的更新. 基于该MEA构型电解池,实验考察了电解质液层中KHCO₃浓度和更新与否对氮掺杂石墨烯锚定的Ni电极表面CO₂电还原制备CO的反应活性、产物分布与稳定性的影响. 结果表明,若电流密度低于5 mA·cm^-2,KHCO₃浓度显著影响电解电势而非产物分布. CO₂还原电解单池在稳定运行中存在着“可逆”与“不可逆”两种衰减模式. 其中,阴极/电解质界面处催化剂的流失是 “不可逆”衰减形成的原因;而电解质液层中KHCO₃溶液的流失导致了MEA构型CO₂还原单池的“可逆”衰减,周期性更新KHCO₃电解质是降低其“可逆”衰减的有效方法.     

ZrO2掺杂铌基二氧化铅电极制备及其甲基橙降解电催化性能

本文利用电沉积制得ZrO₂掺杂铌基二氧化铅电极,通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）观察表征了Nb/ZrO₂+PbO₂电极表面形貌特征及组成. 用线性伏安曲线、电化学交流阻抗和循环伏安曲线测试了Nb/ZrO₂+PbO₂电极电化学性能,及其甲基橙（MO）的降解电催化效果. 结果表明,ZrO₂掺杂使Nb/PbO₂电极表面更致密、粗糙,结晶尺寸更小,增大了电极比表面积,提高了电极电催化活性. Nb/ZrO₂+PbO₂电极活性层主要由β-PbO₂和少量的α-PbO₂以及部分ZrO₂共沉积而成. 有较高的析氧电位、吸附电容和较低的电荷转移电阻,其甲基橙（MO）降解电催化活性更佳,降解过程受扩散控制.     

Mo对脱合金制备的Ni-Mo电极骨架结构与析氢性能的影响

采用快速凝固结合脱合金化方法制备了不同Mo含量的纳米多孔Ni-Mo合金,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和N₂吸附-脱附分析等对多孔合金的物相、形貌结构及孔径分布进行了表征,并通过线性扫描伏安、Tafel斜率、交流阻抗和循环伏安等方法测试了多孔合金电极的电催化析氢性能.结果显示,多孔合金电极材料在50 mA/cm²电流密度下析氢过电位随着Mo含量的增加先降低后升高,Ni_2.5Mo_2.5合金析氢活性最强,过电位为218 mV,析氢过程由Volmer-Heyrovsky步骤控制,交换电流密度为0.29 mA/cm²,经1000周循环后的极化曲线基本保持原状,50 mA/cm²电流密度下过电位增加3.67%,表现出优良的析氢稳定性.     

HBF4溶液中全铅液流电池

报道了一种HBF₄水溶液中的全铅液流电池,正、负电极电解液均采用Pb（BF₄）₂的HBF₄水溶液.在酸性的四氟硼酸铅电解液中考察了石墨电极和玻碳电极作为工作电极的循环伏安性能,石墨电极较适于用作全铅液流电池的正、负电极.采用石墨电极作为电池的正、负电极并在四氟硼酸铅酸性电解液中进行充放电实验,其中Pb（BF₄）₂浓度分别为0.5、1.0和1.5 mol·L^-1,且保持游离的HBF₄浓度为1.0 mol·L^-1.该电池为单液流电池,不需要隔膜分隔正、负极的电解液,电流密度为10、20和40 mA.cm^-2,当限定充电容量为7.0 mAh.cm^-2,放电电压截止到1.0 V时,平均库仑效率大于87%,平均能量效率大于68%;当电解液采用1.0或1.5 mol·L^-1 Pb（BF₄）₂+1.0 mol·L^-1HBF₄水溶液时,在10及20 mA.cm^-2电流下的能量效率最高可超过74%.