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.     

钕掺杂二氧化铅复合阳极的电化学性能研究北大核心CSCD

利用电沉积法制备了钕(Nd)掺杂钛(Ti)基二氧化铅(PbO_2)复合阳极,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱、线性扫描伏安法、循环伏安法等对所制备电极的表面形貌、物相组成及电化学性能进行了分析.结果表明,Nd掺杂使得PbO_2阳极表面颗粒变小、结构更加致密,增大了电极比表面积,改善了电极电化学性能.PbO_2和PbO_2-Nd阳极表层主要为β-PbO_2,Nd掺杂提高了β-PbO_2的结晶纯度,改变了表面相的相对丰度,促进了β(101)晶面形成.PbO_2-Nd阳极具有更小的电化学反应电阻,更高的析氧电位,更强的电子交换能力和更长的使用寿命.将所制备电极应用于处理苯酚模拟难降解有机废水,PbO_2-Nd阳极对苯酚具有更好的电催化氧化效果,降解3 h,苯酚去除率达85.7%,COD去除率达73.8%.循环使用6次,PbO_2-Nd阳极电催化活性无明显衰减,显示出更好的电催化耐久性.     

Pr-PVP掺杂Ti/PbO2电极制备及其在有机物降解中的应用

在Ti基体上,采用电沉积法制备了镨和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)掺杂的Ti/SnO₂-Sb₂O₃/Pr₂O₃-PVP-PbO₂ 电极. SEM显示Ti/SnO₂-Sb₂O₃/Pr₂O₃-PVP-PbO₂ 电极表面颗粒细化,镀层结构更加致密和均匀,XRD 测试表明掺杂使可以使电极的表面颗粒变小.循环伏安 (CV)分析表明共掺杂改性后的电极电催化活性明显提高.强化寿命测试显示Ti/SnO₂-Sb₂O₃/Pr₂O₃-PVP-PbO₂ 电极稳定性更好,使用寿命更长. 将所制备的电极应用于亚甲基蓝(MB)模拟染料废水的降解测试,与常规的Ti/PbO₂ 电极相比,Ti/SnO₂-Sb₂O₃/Pr₂O₃-PVP-PbO₂ 电极对亚甲基蓝具有更好的脱色率和 COD 除去率. 降解120min 后,对30 mg·L ^-1 亚甲基蓝的去除率分别可达到99%,对COD去除率为87.9%.     

纳米氧化锰负载钛基电催化膜制备及处理含酚废水性能研究

以多孔钛膜为基膜,醋酸锰为锰源,采用溶胶凝胶法制备出负载纳米氧化锰的钛基电催化膜（nano-MnO_x/Ti膜）. 运用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、循环伏安法(CV)、交流阻抗法（EIS）和计时电流法(CA)等测试手段,对MnO_x/Ti膜电极的微观形貌、晶型、电化学性能等进行表征. 结果表明：所得催化剂是由直径为50 nm的γ-MnO₂和Mn₂O₃纳米棒所组成,且均匀分布于Ti膜上,负载催化剂后钛膜电极电化学性能和催化性能明显提高,催化剂与基体之间键合的形成提高其稳定性. 以棒状nano-MnO_x/Ti膜电极为阳极构建电催化膜反应器(ECMR)处理含酚废水,当苯酚溶液浓度为10mmol·L^-1,电流密度为0.25mA·cm^-2、停留时间为15 min时,COD去除率可达95.1%.     

复合金属氧化物Sn-Sb-Mn/陶瓷粒子电极体系的电催化性能

通过热分解法制备了复合金属氧化物Sn-Sb-Mn/陶瓷粒子电极, 分别采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X 射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和N2吸附-脱附等技术对电极的形貌、晶相组成、比表面积和孔径分布进行了表征. 考察了该三维粒子电极系统的析氧特性, 采用循环伏安法分析了三维系统的电催化性能, 并且进行了电化学催化降解苯酚的试验. 结果表明, 制备的陶瓷粒子电极涂层比表面较大、孔结构发达, 有利于电催化反应; 电催化降解主要发生在电化学析氧区; 粒子电极系统对苯酚降解作用显著, 明显高于二维电极系统, 苯酚的去除率为92.3%, 总有机碳(TOC)的去除率为66.7%. 研究结果表明, 该三维粒子电极系统具有优良的电催化性能.     

二氧化锰含量对活性炭电极电化学性能的影响

本文采用液相法、热分解MnCO₃法以及电解沉积法制备不同二氧化锰粉末,并将其与活性炭复合,应用于水系超级电容器. 使用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）技术对材料形貌进行表征. 使用循环伏安法以及恒流充放电法对其电化学性能进行测试. 实验数据表明,α-MnO₂（质量分数70%）掺杂活性炭电极的最大比容量为151 F•g^-1,β-MnO₂（质量分数60%）掺杂活性炭电极的最大比容量为172F•g^-1,γ-MnO₂（质量分数50%）掺杂活性炭电极的最大比容量为141F•g^-1,但二氧化锰粉末对电极内阻的影响呈无规律性.     

不同电极材料和不同酸介质对3-甲基吡啶电氧化的影响

在以质子交换膜为隔膜的电解池内,通过3-甲基吡啶在PbO₂/Ti、SnO₂/Ti、石墨和MnO₂/Ti电极上的电氧化研究发现,在硫酸溶液中,PbO₂电极是催化活性最高的工作电极.通过3-甲基吡啶在硫酸、高氯酸、磷酸和乙酸介质中的电氧化研究发现,对于PbO₂电极,硫酸是最适合的介质.利用循环伏安实验和恒电位电解实验,研究了电氧化条件和电催化活性,比较了各种条件下的电流效率和选择性.     

动态氢气泡/牺牲铜模板法制备蜂窝AuPtCu电催化剂用于甲酸氧化

微/纳多孔金属材料具有高比表面积等优点，在电化学等领域广受关注.本工作通过动态氢气泡模板法，在镀金玻璃碳电极（Au_pla/GCE）上电沉积三维蜂窝状多孔纳米AuPtCu （3DHPN-AuPtCu）复合材料，再阳极溶出Cu，制备了3DHPN-AuPt_Cu/Au_pla/GCE.采用循环伏安法（CV）、金相显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱和电感耦合等离子体-原子发射光谱等手段表征了相关修饰电极.所制3DHPN-AuPt_Cu/Au_pla/GCE在含0.2 mol/L HCOOH的0.5 mol/L H₂SO₄水溶液中，电催化氧化甲酸的峰电流密度为12.5 mA·cm_Pt^-2（CV，-0.3～1.0 V，50 mV/s），优于有关对照电极和很多已报道的Pt复合物修饰电极，表明通过这种动态氢气泡/牺牲铜双模板法可制备出电催化性能优异的金属蜂窝结构.     

钕改性钛基SnO2/Sb电催化电极的制备及表征

为改善钛基SnO2／Sb电极的电催化性能,采用浸渍法制备了Nd改性钛基SnO2／Sb电极。以活性艳红X-3B为目标有机物,考察电极的电催化性能,对制备温度和Nd掺杂量进行了研究,确定了适宜的制备条件为：热处理温度550℃,Nd掺杂量1.0％。采用SEN,EDS,XRD及XPS等分析方法对所制备电极的表面形貌、元素组成及结构进行分析,发现掺杂Nd可使SnO2粒径变小,有利于电极电催化性能的改善,同时Nd元素的引入可使杂质元素sb,Nd在电极表面涂层富集。Nd改性钛基SnO2／Sb电极表面主要是四方相金红石结构的SnO2晶体,掺杂的sb和Nd分别以Sb^5＋和Nd^3＋的形式存在。电极动电位扫描测试结果表明,Nd改性钛基SnO2／Sb电极具有较高的阳极析氧电位,有利于有机物的阳极氧化降解。     

稀土掺杂PbO2电极的制备及催化性能研究

以SnCl4.5H2O,Sb2O3,La（NO3）3（或Nd（NO3））为前驱体（摩尔比分别为Sn∶Sb∶La（Nd）=100∶6∶（0.5,1,2）,制备稀土（La,Nd）掺杂Sn,Sb溶胶,以钛电极为基体,用溶胶-凝胶法制备稀土（La,Nd）掺杂SnO2中间层,热处理温度为450和500℃,热处理时间共5 h;采用电沉积法制备PbO2表面层,得到改性PbO2阳极,优化了制备改性PbO2电极的稀土掺杂量。以含油污水为目标有机物,借助于CODCr去除情况分析电极的电催化氧化能力;分析了电极结构与电催化特性之间的关系。采用SEM和XRD分析了制备电极的表面形貌、晶体结构并通过电化学工作站对其析氧电位进行了表征分析。结果表明,中间层掺杂La元素的电极,掺杂比为Sn∶Sb∶La=100∶6∶1时电极性能最好;而中间层掺杂Nd元素,掺杂比为Sn∶Sb∶Nd=100∶6∶2时电极的性能最好,此比例时电极对目标有机物CODCr去除率分别为91.90%和90.93%。     

氯离子浓度对锌电积用铝基铅合金复合β-PbO2颗粒阳极行为的影响

在酸性硫酸锌体系中研究了不同氯离子含量对Al/Pb-0.3%Ag-0.06%Ca复合β-PbO₂颗粒阳极行为的影响, 并通过X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)等技术手段来表征阳极的特征。 结果表明, 随着氯离子含量的增加, 阳极的析氧过电位逐渐增大;阻抗呈逐渐增大的趋势;阳极表面膜β-PbO₂和α-PbO₂衍射峰强度整体呈现出减弱的趋势;阳极氧化膜上的枝状晶簇消失;腐蚀速率逐渐增大。 当氯离子含量为300 mg/L时, 阳极具有最大的表观电流密度i₀, 表现出了最好的电化学性能以及耐腐蚀性。     

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.     

Ti/TiO_2纳米管阵列/PbO_2-Pr电极制备及在电氧化有机废水中应用

以二氧化钛纳米管阵列(TiO_2NTs)为基体,利用脉冲电沉积的方法将Pr掺杂的PbO_2修饰到TiO_2NTs管中,制备出新型电极材料Ti/TiO_2NTs/nanoPbO_2-Pr用来降解有机废水。通过循环伏安测试(CV)和线性伏安法(LSV)等手段对电极性能进行评估,研究表明,新型电极材料Ti/TiO_2NTs/nanoPbO_2-Pr具有高的电催化活性。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等对其进行表面形貌、晶形结构和元素组成进行研究。结果表明,通过脉冲电沉积成功将Pr-PbO_2沉积到TiO_2纳米管中,其中元素Pr是以Pr_2O_3形式存在。亚甲基蓝降解实验证明,Ti/TiO_2NTs/nanoPbO_2-Pr电极降解120min后亚甲基蓝的去除率高达99.8%。     

F-和Fe3+掺杂对Ti基PbO2阳极性能的影响

采用热分解-电镀法制备了Ti基PbO2,阳极(Ti/PbO2),F-掺杂PbO2阳极(Ti/F-PbO2),Fe3+掺杂PbO2阳极(TiP/Fe-PbO2)和F-,Fe3+共掺杂PbO2,阳极(Ti/F-Fe-PbO2).采用XRD和EDX测试对电极进行了表征,应用加速电解寿命测试和电催化降解4-氯苯酚(4-CP)污水,考察了F-掺杂,Fe3+掺杂和F-,Fe3+共掺杂对PbO2阳极稳定性及电催化活性的影响.结果表明,Ti/F-PbO2和Ti/FePbO2阳极有相近的电催化降解活性,但与Fe3+掺杂相比,F-掺杂大大提高了PbO2阳极的加速电解寿命.对Ti/F-Fe-PbO2阳极,Fe3+掺杂改善了其导电性能.同时F-掺杂提高了阳极的稳定性能,使其有较长的电解寿命.与Ti/PbO2,Ti/F-PbO2和Ti/Fe-PbO2阳极相比,Ti/F-Fe-PbO2阳极的电催化降解活性显著提高,这不仅与其导电性能的改善有关,更与F-掺杂和Fe3+掺杂对4-CP降解的表面协同作用有关.     

印染废水的电化学深度处理及回用研究

针对印染废水水质特性,在PbO₂/Ti阳极、不锈钢板阴极的电解反应器中研究了电化学氧化对印染废水生化出水的处理效果. 试验结果表明,电氧化工艺可以实现化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）、氨氮和色度的同步去除. 在电流密度10 mA·cm^-2时电解60 min,废水中COD、氨氮、色度、氯离子浓度以及pH值等指标均可达到GB/T 19923-2005《城市污水再生利用工业用水水质》中工艺与产品用水标准,电流效率达45.6%,吨水能耗4.1 kW·h.     

低温海水用钛基金属氧化物阳极的制备与性能

将Ti N纳米粉体与Ta Cl5正丁醇饱和溶液混合制得中间层涂覆液,通过热分解法在不同焙烧温度下得到了含有中间层的Ti/(Ti-Tax)O2/Ir O2电极,并与相同工艺下得到的传统Ti/Ir O2电极进行对比分析.采用X射线衍射和扫描电子显微镜对制备的电极进行了表征,通过循环伏安曲线、极化曲线和恒流加速寿命测试等电化学手段对电极性能进行了分析.结果表明,引入中间层可以使Ti/(Ti-Tax)O2/Ir O2电极400℃低温焙烧样品表层Ir O2结晶发育更好,得到了通常高温下才具有的典型龟裂纹形貌;相对于500℃高温焙烧样品,其在海水中的电化学活性表面积提高近6倍,在4℃和100 m A/cm2电流密度下的电极电位(1.37 V)降低100 m V,催化性能得到显著提高;同时加速寿命相对于传统的Ti/Ir O2电极提高10倍以上,是一种适用于低温海水环境的、具有较高活性和耐久性的新型阳极.     

添加碳纳米管对钌铱锡氧化物阳极性能的影响

本文采用热分解法制备Ti/Ru-Ir-Sn氧化物阳极,运用TGA、SEM、EDS、循环伏安、电化学交流阻抗、极化曲线以及强化电解寿命测试方法,探讨添加不同含量碳纳米管（CNTs）对Ti/Ru-Ir-Sn氧化物阳极的影响规律. 热重分析和阳极能谱数据表明,在烧结温度470 ^oC条件下CNTs未发生高温氧化分解,仍以单质形式存在阳极涂层中. 与对比样品相比,涂层表面裂纹增多,但仍保持典型形貌. 添加CNTs显著改善了Ti/Ru-Ir-Sn氧化物阳极的电化学性能,增大了阳极的活性表面积,减小了涂层内部电阻,提高了阳极析氯电催化活性,析氯电位增加缓慢,阳极强化电解寿命也得到明显延长. 其中,添加0.1 g·L^-1 CNTs的Ti/Ru-Ir-Sn氧化物阳极电催化活性和稳定性最优.