化学复合镀Ni-P-TiO2纳米颗粒涂层功能特性

化学复合镀Ni-P-TiO2纳米颗粒涂层功能特性;纳米材料;化学复合镀;光催化     

微乳法合成纳米SiO2/TiO2及其光催化性能

采用聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)/正己醇/环己烷/氨水微乳体系合成了纳米TiO2和SiO2/TiO2复合物,用X射线衍射、红外光谱和透射电镜对其结构进行了表征,并以甲基橙降解评价了其光催化性能,讨论了SiO2/TiO2摩尔比、晶相组成及粒径与光催化活性的关系.结果表明,SiO2/TiO2催化剂中形成了新的Ti-O-Si键和无定形SiO2;在纳米TiO2中复合SiO2能有效抑制锐钛矿向金红石的转变,增加锐钛矿的稳定性,并阻止TiO2晶粒的聚集生长.催化剂的光催化活性随金红石含量的增加而降低,加入适量SiO2能明显提高TiO2的光催化活性,其中摩尔比为1/7的SiO2/TiO2光催化活性最高.     

水洗处理对Au/TiO2催化剂光催化活性的影响

以Au(S2O3)3-2为金前驱体, 分别采用水洗(W)和旋蒸(E)工艺制备了Au/TiO2催化剂. 用UV-Vis漫反射光谱(DRS)、X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和原子吸收光谱(AAS)对制备的催化剂样品进行了表征, 通过光催化降解甲基橙对催化剂光催化活性进行了评价. 结果表明, 通过水洗处理, 催化剂样品表面形成了具有较好分散性的金纳米粒子(2-5 nm), 而旋蒸工艺制备的样品表面形成一层金的包覆结构. Au/TiO2催化剂的光催化活性与制备工艺密切相关. 在相似的金负载量下, 水洗法制备的样品比旋蒸法制备的样品具有更高的光催化活性.     

C–Cl共掺杂TiO2/凹凸棒复合催化剂的制备及其可见光催化性能

TiO2光催化剂具有无毒、物理化学性质稳定及光催化活性较高等优点,因而在能源及环境净化等领域备受关注.但是,TiO2纳米颗粒作为催化剂仍存在以下不足:(1)TiO2带隙较宽,只能吸收利用太阳光能的紫外光部分,而照射到地球表面的太阳光大部分为可见光;(2)光生载流子(电子/空穴)的复合使得光催化活性不高;(3)纳米催化剂的回收利用困难;(4)单独使用TiO2,成本较高;(5)针对低浓度有机污染,常见TiO2催化剂比表面积较小,吸附富集能力较差,导致光催化降解效率较低.TiO2自身这些缺陷大大限制了其进一步的实际应用.针对上述这些问题,我们在本研究中设计了一种简便易行的溶胶凝胶法,在较低的温度(70℃)下合成了非金属C–Cl共掺杂的TiO2/凹凸棒(TiO2/ATT)复合催化剂.XRD及HRTEM分析证明,通过调节反应溶液的pH可以分别合成含锐钛矿/金红石、锐钛矿/金红石/板钛矿的两相和三相的混合相TiO2,且锐钛矿/金红石比例可以通过改变pH而进行调节.XPS分析证明,C和Cl同时成功掺进TiO2/ATT复合催化剂.UV-Vis漫反射结果显示,非金属C和Cl的掺杂使得所合成复合催化剂的光吸收性能明显拓展到可见光区,因而可以充分利用可见光能进行有机污染物催化降解,而ATT作为TiO2的载体,减少了TiO2使用量,改善了TiO2的表面特性和孔结构,且有利于光催化剂的回收利用.以酸性红G为目标有机污染物,在可见光照射下对复合催化剂的可见光催化活性进行了测试.结果表明,当合成反应体系的pH值为3.0时,所获得的锐钛矿/金红石/板钛矿三相TiO2/ATT复合催化剂具有良好的可见光吸收特性,其可见光催化活性远远高于市售P25型TiO2,对难降解的酸性红溶液G具有优异的脱色效果和良好的TOC去除性能.循环光催化实验和FTIR表征结果表明,在5次循环利用后,TiO2/ATT复合催化剂仍表现出很高的催化活性,表明其稳定性优异.荧光分析和自由基捕获实验表明,光催化降解反应中的主要活性物种是羟基自由基、空穴和超氧自由基.TiO2/ATT复合催化剂高效稳定的可见光催化性能主要归因于:(1)非金属C和Cl的共掺杂改善了其可见光吸收性能;(2)催化剂中的TiO2由金红石、锐钛矿和板钛矿混合相组成,有利于抑制光生载流子的复合;(3)多孔结构的ATT作为载体提高了TiO2的比表面积,增加了反应活性位,同时改善了孔结构,从而有利于模拟有机污染物(酸性红G)分子的吸附和降解,有利于反应产物扩散,从而提高了催化剂的可见光催化效率.     

光电流法研究TiO2薄膜表面吸附氧对光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型和金红石型TiO2薄膜, 利用光电流和XPS技术研究了薄膜表面吸附氧对不同晶型TiO2光催化活性的影响. 并通过降解纯的环己烷溶液的实验来评估不同晶型TiO2的光催化活性. 结果表明, 在相同条件下, 锐钛矿型TiO2比金红石型具有明显的光催化活性. 这是由于锐钛矿型TiO2比金红石型TiO2具有较强的吸附氧的能力, 同时其光生电子与空穴的复合率相对较小所致.     

金红石/锐钛矿混晶结构的TiO2薄膜光催化活性

采用磁控溅射法制备出一组金红石/锐钛矿混晶结构的纳米TiO2薄膜催化剂,并通过光催化降解苯酚实验考察该薄膜的催化性能. 光催化实验证明, 随着催化剂中金红石含量减少, 催化剂的光催化活性逐渐提高. X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、表面光电压谱(SPS)和原子力显微镜(AFM)结果表明, 催化剂为金红石和锐钛矿混晶结构, 并随着金红石含量减少, 催化剂的表面羟基(OH)和桥氧(—O—)的含量逐渐增加, 而且费米能级逐渐提高. 表面羟基和桥氧是有利于光催化的“活性物种”; 费米能级的提高使TiO2/H2O 面处TiO2的表面带弯增大, 导致了价带光生空穴参加光催化反应的几率增大, 有效地促进了光生载流子的分离; 这些因素是催化剂光催化活性逐渐提高的主要原因.     

金红石/锐钛矿混晶结构的TiO2薄膜光催化活性

采用磁控溅射法制备出一组金红石/锐钛矿混晶结构的纳米TiO2薄膜催化剂,并通过光催化降解苯酚实验考察该薄膜的催化性能.光催化实验证明,随着催化剂中金红石含量减少,催化剂的光催化活性逐渐提高.X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、表面光电压谱(SPS)和原子力显微镜(AFM)结果表明,催化剂为金红石和锐钛矿混晶结构,并随着金红石含量减少,催化剂的表面羟基(OH)和桥氧(-O-)的含量逐渐增加,而且费米能级逐渐提高.表面羟基和桥氧是有利于光催化的"活性物种";费米能级的提高使TiO2/H2O界面处TiO2的表面带弯增大,导致了价带光生空穴参加光催化反应的几率增大,有效地促进了光生载流子的分离;这些因素是催化剂光催化活性逐渐提高的主要原因.     

聚乙二醇对纳米二氧化钛性质和应用的影响

二氧化钛纳米晶光催化材料是近年来发展起来的新型环境友好材料,国内外研究者在利用二氧化钛纳米晶光催化降解苯酚、氯酚、甲醛等污染物方面做了大量的研究工作。研究表明TiO2的3种晶型,锐钛矿型、金红石型和板钛矿型中,有光催化作用的主要是锐钛型和金红石型,其晶型和晶粒大小     

硝酸根接枝诱导组装金红石相TiO2纳米束以增强光催化产氢（英文）

化石燃料的快速消耗加速了全球能源危机和环境污染等问题.光催化产氢直接利用清洁和可持续的太阳能实现向化学燃料的转化,因而成为一种有前景的技术.众多半导体光催化剂中,二氧化钛因其高光催化活性、稳定的化学性质、低成本和无毒等优势而被广泛用作分解水产氢的光催化剂.最近,金红石相TiO2纳米晶体在某些情况下被证明具有光催化的潜力,然而其光生电子-空穴对的快速复合显著抑制了光催化效率.表面修饰、构建异质结和负载助催化剂等策略被用来提高光生载流子的分离效率以减少复合损失,从而提升光催化活性.由于光催化反应通常发生在光催化剂的表面活性位点上,因此通过改善表面性质改变电荷转移途径对光催化活性具有重要影响.磷酸、硫酸、硼酸和盐酸等无机酸的修饰可以改变光催化剂的表面基团,分别通过促进表面羟基的形成和氧气的吸附以及改变表面电荷性质更有效地捕获空穴,实现光生电子和空穴的分离,有助于光催化降解有机污染物.然而,这种影响机制显然不适用于光催化产氢体系,目前对无机酸修饰用于分解水产氢的研究鲜有报道.因此,通过酸改性策略制备高效产氢的光催化剂仍然是一个相当大的挑战.本文利用硝酸诱导策略合成纺锤状金红石相二氧化钛纳米束(R-TiO2).首先,制备层状质子化钛酸盐(LPT)作为TiO2的前体,随后,加入浓硝酸以诱导向金红石相TiO2的转变,并组装形成纺锤状纳米束.对照实验显示,硝酸的酸化可以诱导LPT向金红石相TiO2的转变,而相同条件下浓硝酸后处理不会引起晶相的转变.纺锤形纳米束的形成源于,硝酸诱导R-TiO2沿(110)方向生长并彼此粘附,硝酸诱导组装过程成功在TiO2表面修饰上硝酸根,同时扩大了光吸收范围,有效减少了电荷复合损失.光催化产氢测试证明了R-TiO2光催化剂具有高效的产氢性能,产氢速率为402.4μmol h-1,是Degussa P25的3.1倍,并且显著高于未经浓硝酸处理的锐钛矿(52.0μmol h^-1)或金红石相(110.8μmol h^-1)光催化剂.为了说明表面硝酸根的影响,分别从晶体和化学结构、形态以及表面电荷性质方面比较了光催化反应前后的变化,结果表明,R-TiO2增强的光催化效率可归因于硝酸根基团的负场效应,有利于在表面上捕获带正电的质子以促进载流子分离,提高光催化产氢的效率.总之,本工作不仅对于发展表面修饰策略制备高效产氢光催化剂的研究具有重要意义,而且提出了一种不同于文献报道的无机酸影响机制.     

微波载银对纳米二氧化钛相变及光催化性能的增效作用

用微波法制备系列载Ag纳米TiO2,发现微波载Ag对纳米TiO2的相变和光催化活性具有增效作用。采用X-射线粉末衍射(XRD),透射电镜(TEM),X-射线光电子能谱仪(XPS),激光Raman光谱及漫反射光谱(DRS)方法对比研究纳米TiO2与载Ag纳米TiO2的性质。结果表明,所制得载Ag纳米TiO2是以锐钛矿为主相的混晶,平均粒径约为10 nm,负载Ag促进纳米TiO2中锐钛矿相转化金红石相相变,减小纳米晶尺寸,并使纳米TiO2光响应范围向可见光区移动 6 nm。在低浓度范围,微波法能均匀地将Ag负载于纳米TiO2表面,并以Ag0/Ag+的形式存在,抑制光生电子与光生空穴复合,大大地提高了纳米TiO2光催化活性。在近紫外-可见光照射下,载Ag量为0.05 mol %的纳米TiO2对罗丹明B的光催化降解效果最好。     

Corrosion and adsorption properties of electrochemical manganese dioxide in the acidic and weakly alkaline sulfate solutions

Corrosion and adsorption properties of manganese dioxide, which was anodically deposited on platinum, its powder, and compacted tablets of manganese dioxide in the solutions with various pH values are studied using various experimental methods. It is shown that the corrosion rate of manganese dioxide decreases with increasing pH of solution, and the process proceeds by the electrochemical mechanism with conjugate chemical reactions of the formation and decomposition of the product of transition stage. The adsorption properties of manganese dioxide powder with respect to copper ions increase with increasing pH of solution, whereas the amount of manganese ions passing to the solution almost vanishes at pH 9.     

Synthesis and Effect of Some 5-Alkyl-1,3,4-Triazole-2-Thione Derivatives on Corrosion Behavior of Molybdenum Electrode in Hydrochloric Acid

A novel series of self-assembled surfactants derived from 5-alkyl-1,3,4-triazole-2-thione have been synthesized. The purity of surfactants synthesized was checked by rutinary methodologies (FTIR spectroscopy, ¹H-NMR, MS and elemental analysis). Their surface active properties at equilibrium in water at 25°C were determined. Also, the inhibitive effect of these compounds, in the case of molybdenum in acid medium, was investigated thoursough galvanostatic and galvanodynamic techniques. Galvanodynamic polarization data indicates that these surfactants act as very good inhibitors of molybdenum in hydrochloric acid both for cathode and anode. Galvanostatic measurement has the same trend of inhibitive effect as that of the galvanodynamic polarization data, which indicate the formation of a protective layer on the metal surface by the adsorption of surfactants molecules.     

镁合金化学转化膜的制备及其性能研究

在磷酸钠-磷酸二氢铵-高锰酸钾体系中对镁合金进行化学转化处理.研究了磷酸钠、磷酸二氢铵、高锰酸钾、温度、时间和添加剂对转化膜性能的影响.通过对转化膜结构、成分及性能的测试评价,得到了性能较好的化学转化溶液配方:Na3PO4为5g·L-1,NH4H2PO4为15 g· L-1,KMnO4为1g· L-1,添加剂(NH4)6 Mo7O24为0.5g·L-1.由SEM可观察到转化膜的表面成“干枯河床”状.XRD和EDS检测表明,膜层的主要成分是Mg,Al12 Mg17和无定形相,膜层表面主要有Mn,Mg,K,O和Al等元素组成.腐蚀实验和电化学测试表明,添加剂能够降低转化膜的腐蚀率,转化膜较基体的腐蚀电位正移了0.73 V,提高了镁合金的耐蚀性.     

手持技术探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀速率

通过手持技术探究铁钉在8种溶液中的吸氧腐蚀实验,并用四重表征理论对实验进行分析,发现溶液的酸、碱性对吸氧腐蚀速率有较大影响,氯离子会增大铁钉的腐蚀程度。     

基于电化学噪声研究缓蚀剂对AA6063铝合金点蚀的影响

采用电化学噪声(ECN)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线研究了AA6063 铝合金在3% (w) NaCl 溶液中的亚稳态点蚀萌发和稳态点蚀生长特征, 着重探讨了CeCl₃、Na₂CrO₄、8-羟基喹啉(8-HQ)等三种不同类型缓蚀剂对亚稳态和稳态点蚀的抑制机理. 结果表明: 当铝合金表面阴极相(Al-Si-Fe)周边的Al 基体发生局部溶解后,会导致邻近区域pH值升高(>8.4), 引起Ce(OH)₃在蚀点中心区的阴极相表面优先沉积, 从而抑制局部腐蚀的阴极去极化过程. 随着缓蚀剂浓度的提高, 亚稳态噪声峰的平均积分电量(q)随之递减, 但噪声峰的平均寿命几乎没有变化, 表明Ce³⁺并不能直接加速亚稳态蚀点的修复, 但可降低蚀点内金属Al 的溶解速率. CrO₄^2-不但可加速蚀点修复, 还可降低亚稳态蚀点的形核速率. 8-HQ主要与Al³⁺、Mg²⁺等形成不溶性螯合物并沉积在铝合金表面,提高了铝基体的全面抗腐蚀能力, 但并不能显著提高其耐点蚀能力.     

容量法与失重法测定碳钢腐蚀速率的比较研究

静态失重法是一种测定酸化腐蚀速率的基本方法,但存在耗时长、操作繁琐等缺点。为了弥补静态失重法的不足,研究了容量法测定腐蚀速率的可行性,分析了两种方法所测结果存在差异的原因。结果表明,容量法与失重法测得的腐蚀速率有较高的一致性,其相对平均偏差未超过4%。最后根据接触角测试结果,分析了产生这种偏差的原因。     

Influence of inhibitor structure and metal/solution interface on the corrosion resistance of the protected metal

Seven systems of more than 60 compounds with possible inhibiting properties are investigated. Several methods are used: electrochemical, gravimetric, XPS, and SEM analyses. The inhibition efficiency Z is related to the chemical structure of inhibitors (sequences of compounds with regard to Z are found), their electronic structure, the surface area of the inhibiting molecule, and the structure and composition of the metal/solution interface (impedance, adsorption equilibrium parameters, etc.). The most efficient of the investigated inhibitors have Z = 94–99%. Conclusions are drawn which allow identification of compounds with prognosticated inhibiting action. Published in Russian in Elektrokhimiya, 2006, Vol. 42, No. 11, pp. 1352–1364. Based on the report delivered at the 8th International Frumkin Symposium “Kinetics of the Electrode Processes,” October 18–22, 2005, Moscow. The text was submitted by the authors in English.     

Degradation of engine components upon exposure to chemically modified vegetable oil - Based automotive lubricant

The present investigation examines the corrosion behavior of vegetable oil-based engine oil-biodiesel environment against automotive engine components, viz., cylinder liner, crankshaft, camshaft, journal bearing and timing gear as a counteractive measure. The biodegradable engine oil was formulated via chemical synthesis route and the thermo-oxidative stability of the biodegradable engine oil was analysed using thermogravimetric analysis. A high-temperature corrosion test rig was developed for the purpose of evaluating the corrosion behavior of biodegradable engine oil and the corrosion results were compared with those of synthetic engine oil SAE20W40 under similar test conditions. The corrosion penetration rate (CPR) of the journal bearing is 0.03270 ​mm/year and 0.0163 ​mm/year for biodegradable and synthetic engine oil respectively and the CPR of crankshaft, cylinder liner, camshaft and timing gear in biodegradable engine oil is 0.0120, 0.0156, 0.0127 and 0.0119 ​mm/year respectively, conversely in SAE20W40, the respective CPR is 0.0110, 0.0133, 0.0117 and 0.0109 ​mm/year. The scanning electron microscopy, X-ray diffraction, energy dispersive spectroscopy analysis of post corrosive surfaces revealed that biodegradable engine oil is prone to corrosion against various lubrication system components as compared to SAE20W40.     

应变速率和电位对应力腐蚀裂纹扩展的影响

以滑移-溶解-再钝化模型为基础,推导出应力腐蚀裂纹扩展速率与裂尖应变速率和电位之间的理论公式.计算表明,在裂纹扩展速率与裂尖应变速率的关系曲线中有两个特征区域.裂纹扩展速率在区域I随裂尖应变速率增加而增大,而在区域II不随裂尖应变速率的改变而变化.用慢应变速率拉伸技术（SSRT）测量了304L不锈钢的裂纹增长速率.当电位控制在区域II的阳极区时,理论计算的裂纹扩展速率与实验得到的结果比较吻合.     

Sources of electrochemical noise in corroding systems

The electrochemical noise method is reasonably well established as a technique that can estimate corrosion rate through the electrochemical noise resistance or impedance. A more interesting potential application is the identification of the nature of the corrosion process. In this paper, a number of corrosion types are examined, and it is concluded that the majority constitute a form of shot noise, possibly with a superimposed baseline current. Methods by which parameters describing the shot noise process can be estimated from the measured data are presented. It appears to be feasible to extract the charge in the shot noise events, and their frequency, providing all of the anodic or cathodic current, is associated with these events. However, the analysis requires a number of assumptions that are not always valid, and these are discussed. Finally, some alternative methods that have been used to identify the type of corrosion are briefly discussed. Published in Russian in Elektrokhimiya, 2006, Vol. 42, No. 5, pp. 557–566. The text was submitted by the author in English.