球形微粒Co3O4电极催化氧化硫离子

尝试用氨蒸发诱导合成方法在石墨小片上生长球形Co₃O₄微粒, 并用其制备电极且进行S^2-的电化学氧化研究. 用极化曲线、恒电位技术等电化学方法考察了Co₃O₄电极对S^2-的电化学氧化的催化性能, 发现Co₃O₄电极对电化学氧化S^2-具有优异的催化性能, 极大地促进了-0.40 V 附近S^2-向含硫的酸根离子和低级多硫离子的转变, 电流密度最大可以达到580 mA·cm^-2. 恒电位极化表明电极的电催化稳定性良好; 电化学阻抗谱(EIS)测试显示Co₃O₄在碱性S^2-电解液中的电荷转移电阻很小, 这从电化学动力学角度解释了它对S^2-具有良好的催化性能.     

电位对α-Fe2O3和掺钛α-Fe2O3光氧化水电荷转移速率常数的影响

外加一定的阳极电位可提高未掺杂的α-Fe₂O₃和Ti掺杂的α-Fe₂O₃(Ti-Fe₂O₃)电极的光电流或光电化学氧化水的速率, 但文献中通常假定电位全部降落在半导体固体一侧(带边钉扎), 其对界面电荷转移速率常数的影响鲜见报道. 本文应用电化学阻抗谱研究了外加电位对这两种电极光电化学氧化水时界面电荷转移速率常数的影响.结果表明: 随着外加阳极电位增大,两种电极的界面电荷转移速率常数均增大,但速率常数增幅比理论预期的要小, 表明电位并不是全部降落在电极的亥姆霍兹层, 而是同时降落在空间电荷层和亥姆霍兹层(费米能级钉扎). 表面态电容测量结果表明光生电荷可在表面态中积累, 导致了电位在电极界面重新分布并提高了界面电荷转移速率常数.相同电位下, 光强越强, 光生空穴在表面态积累越多, 降落在亥姆霍兹层中的电位增加,电荷转移速率常数也更大. 与α-Fe₂O₃相比,外加阳极电位对Ti-Fe₂O₃的界面转移速率常数提高更为明显.     

烷基咪唑离子液体对脂肪酶催化酯水解反应活性的影响

考察了1-烷基-3-甲基咪唑类离子液体对柱状假丝酵母脂肪酶(CRL)催化橄榄油水解反应活性的影响,利用电导法确定了磷酸盐缓冲液中Br^-,Cl^-,[BF₄]^-系列咪唑离子液体的临界胶束浓度(CMC)和[PF₆]^-系列咪唑离子液体的溶解度.结果显示,离子液体的阴、阳离子对酶活性的影响规律与离子液体的Kosmotropicity性质无明显关联,但与离子液体在体系中的含量密切相关,在最适离子液体含量时,酶活性达到最高;阳离子[C_nMIM]⁺中的n越大,可促进酶活性的离子液体适宜含量越低;Br^-,[BF₄]^-系列离子液体的浓度超过CMC时则抑制酶活;阴离子对酶活性的最大促进作用顺序为Br^->Cl^->[BF₄]^->[PF₆]^-.离子液体对酶活性的影响随体系pH和温度的不同而改变,在最适离子液体浓度时的最适pH均为7.000.在pH 7.000,30 ^oC以及[C₈MIM]Br离子液体浓度为47.6 mmol/L的最佳条件下,最高相对酶活力和比活力分别达到1734%和54.4 U/mg protein.     

离子液体添加剂[BMIM]HSO4对锌电积过程析氧反应动力学的影响

研究了1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([BMIM]HSO₄)离子液体对锌电积过程析氧反应的影响. 研究工作借助于动电位极化, 电化学阻抗谱, 扫描电镜和X射线衍射等测试技术. 动电位极化曲线及对应的动力学参数分析表明, [BMIM]HSO₄对阳极析氧反应具有催化作用,可提高析氧反应速率常数. 电化学阻抗谱数据表明,[BMIM]HSO₄能显著降低阳极析氧电荷传递电阻,在所研究的1.85-2.10 V电位范围内添加5 mg·L^-1 [BMIM]HSO₄, 电阻值至少降低50%. 此外, 添加剂对阳极表面二次反应具有抑制作用, 其在阳极表面的吸附,阻碍了阴离子的阳极活化位点吸附过程. 电化学测试结果与长时间(120 h)阳极极化后所得阳极表面形貌和结晶取向分析结果相一致. [BMIM]HSO₄的添加能有效抑制中间产物β-PbO₂的形成,促进铅银电极表面大块且疏松多孔α-PbO₂的生成,加速阳极析氧的进行.     

铝基离子液体BMIAlCl4的热力学性质

在高纯氩气氛下, 直接将摩尔比为1:1的高纯无水AlCl₃和BMIC(氯化1-甲基-3-丁基咪唑)搅拌混合, 得到一种无色透明的离子液体BMIAlCl₄. 在278.2～343.2 K范围内, 用最大气泡法测定了BMIAlCl₄的表面张力, 用Westphal天平法测定了该离子液体的密度；利用Glasser经验方程讨论了该离子液体的热力学性质, 并与其它离子液体作了比较. 根据空隙模型计算了BMIAlCl₄离子液体的恒压热膨胀系数, 与本文实验值基本一致, 说明空隙模型具有一定的合理性.     

烯胺阻锈剂对钢筋在模拟碳化混凝土孔隙液中的点蚀抑制

通过电化学噪声(ECN)、电化学阻抗(EIS)及极化曲线研究了四乙烯五胺(TEPA)在碳化模拟混凝土孔隙液中对Q345B碳钢点蚀的抑制机理. 结果表明: 通过吸附成膜和隔离Cl^-离子对钝化膜的侵蚀, TEPA浓度升高导致碳钢点蚀电位正移. 低浓度的TEPA会造成亚稳态蚀点形核速率略微增加, 但会降低其寿命. 随着TEPA浓度增加, 噪声电阻上升, 而亚稳态蚀点寿命和平均点蚀电量则迅速下降, 表明其明显加速了亚稳态蚀点修复, 当TEPA浓度达0.10 mol·L^-1时, 噪声峰消失, 基底电流趋于零, 蚀点全面钝化. TEPA不仅能抑制Cl^-离子引起的亚稳态和稳态蚀点生长, 还可吸附于钝化膜表面, 抑制膜的均匀溶解. 形貌观察表明, 亚稳态蚀点主要在稳态蚀点周围形核和生长, 并不断为稳态蚀点所吞并, 造成碳钢表面蚀坑一般沿平面而不是垂直方式扩展.     

计时电量法求NiCl2(bpy)3在DMF中的扩散系数和速率常数

讨论了NiCl₂(bpy)₃(bpy：2,2-联吡啶)在DMF中的电化学行为. 控制电位使电极过程处于扩散控制下, 采用计时电量法求得了29 ℃时NiCl₂(bpy)₃在DMF中的扩散系数为5.99×10^－6 cm²•s^-1, 不同温度下的扩散系数随温度升高而增大. 选择合适的电极电位, 使电极过程处于扩散和电化学混合控制下, 采用计时电量法求得了不同电极电位下的反应速率常数k_f, 以及不同温度下的标准速率常数k⁰, 求得了表观活化能为14.4 kJ•mol^-1.     

AlCl3(ZnCl2,MgCl2)对Sm2O3的氯化效果及电化学行为

研究了AlCl₃(ZnCl₂、MgCl₂)对Sm₂O₃的氯化效果以及Sm₂O₃在LiCl-KCl-AlCl₃(ZnCl₂、MgCl₂)熔盐体系中的电化学行为。在LiCl-KCl-Sm₂O₃熔盐中加入AlCl₃(ZnCl₂、MgCl₂)后,ICP测量结果表明,AlCl₃体系中Sm(Ⅲ)离子的浓度最高,并且在923 K时达到最大值;固相反应表明,AlCl₃氯化Sm₂O₃生成SmCl₃,而Sm₂O₃和ZnCl₂(MgCl₂)反应生成SmOCl。电化学行为表明,AlCl₃体系中观察到了两种Al-Sm的合金峰,而ZnCl₂体系中只观察到Zn-Sm金属间化合物的形成峰,MgCl₂体系中没有形成合金。在-6.25 A·cm^-2下,W电极上恒电流电解2 h获得了Al-Li-Sm合金,经XRD分析,合金为Al₂Sm相。     

IrO2基体上阳极电沉积MnO2的电化学行为

采用极化曲线和循环伏安等电化学方法, 对不同温度下IrO₂电极在MnSO₄镀液与硫酸溶液中的电化学行为进行对比研究, 并以镀液中极化曲线上不同电流密度值进行阳极电沉积, 测量镀速大小. 研究结果表明:IrO₂电极在镀液中同时发生阳极电沉积反应和析氧副反应, 阳极电沉积反应对析氧反应具有明显的抑制作用; MnO₂的阳极电沉积过程较复杂, 存在Mn³⁺中间产物, 既有Mn³⁺→Mn⁴⁺的电沉积过程, 也有Mn³⁺的水解及水解产物的脱附的过程, 水解反应的存在严重降低了MnO₂的阳极电沉积的电流效率; MnO₂的阳极电沉积存在一定的电位区间, 在此区间, 镀速存在最大值.     

AlCl3催化玉米秸秆中半纤维素的选择性转化

研究了AlCl₃ 催化剂作用下, 水热体系中玉米秸秆中半纤维素组分在温和条件下的选择性转化. 详细考察了反应温度、反应时间和AlCl₃用量对半纤维素选择性转化的影响. 原料及反应后的固体残渣分别采用化学滴定、X射线衍射和扫描电镜进行表征. 结果表明, 140 ℃下反应1 h可转化玉米秸秆中的大部分半纤维素, 转化率为85.1%;而玉米秸秆中的绝大部分纤维素和木质素组分仍保留在固体残渣中, 此时纤维素和木质素的转化率分别为10.7%和23.9%. 半纤维素转化的主要液体产物为木糖, 同时含有一些乙酸和糠醛. 升高温度, 将滤液进行进一步反应可促进木糖的转化. 在水/四氢呋喃反应体系中, 滤液的进一步反应有利于乙酰丙酸、甲酸和糠醛的生成. 固体酸催化剂γ-Al₂O₃/SO₄^2-的加入可进一步提高糠醛的收率.     

电解-电化学混合电容器的制备与性能

为解决电化学电容器工作电压过低的问题, 本文以钽电解电容器的烧结型钽块为阳极, 聚苯胺(PANI)/TiO₂电化学电容器复合电极为阴极, 成功制备了高能量密度、高工作电压的电解-电化学混合电容器. PANI/TiO₂复合电极是通过在多孔阳极氧化钛纳米管阵列中电化学聚合PANI 制得. 该阴极具有优良的倍率特性, 当平均功率密度为0.55 mW·cm^-2时, 对应的比容量仍达到10.0 mF·cm^-2. 由于与电解电容器复合, 该混合电容器的单元工作电压可高达100 V. 而且电化学电容器阴极的比容量远大于阳极, 故阴极所需尺寸远小于阳极, 节省的空间可用于增大阳极尺寸, 从而使混合电容器的比容量极大提高. 所制备的混合电容器体积能量密度和质量能量密度分别是钽电解电容器的4 倍和3 倍. 将该混合电容器在100 V下进行短路充放电实验, 循环10000 次后发现容量未衰减, 等效串联电阻未增加, 显示出极好的循环稳定性和功率特性. 计算表明其最大功率密度高达847.5 W·g^-1. 电化学阻抗谱显示其具有优良的阻抗特性和频率特性.     

MnO_2/NiCo_2O_4的静电自组装合成及其电化学性能

通过带负电荷的MnO2纳米片与带正电荷的Co-Ni层状双氢氧化物(LDHs)纳米片的静电自组装外加后续热处理合成了异质层状结构的MnO2/NiCo2O4复合物.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、原子吸收光谱(AAS)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征.用循环伏安(CV)、恒流充放电和电化学交流阻抗技术对其电化学性能进行了测试.研究结果表明,该方法制得的异质复合物具有多孔层状堆垛结构,这种特殊的结构不仅增大了电解液离子的接触面积,而且还为其嵌入-脱出提供了有效途径.该复合物在1 A·g-1电流密度时,-0.6-0.45 V电位窗口内的比电容达482 F·g-1,优于纯组分MnO2和NiCo2O4的电容性能.     

电解液对全铅单液流电池电极性能的影响

研究Pb(II)和H+离子浓度对全铅单液流电池正、负电极在复合石墨基体上电化学行为的影响.结果表明,PbO2正极和Pb负极的电极过程受电化学和扩散混合控制.Pb(II)氧化沉积成PbO2时出现成核环,铅负极成核过电位小,充放电电压差远小于PbO2正极,电池极化主要来自PbO2正极.增加H+浓度有利于降低PbO2正极和Pb负极的极化,但析氧、析氢副反应和腐蚀加重.增大Pb(II)浓度有利于抑制析氧,但PbO2正极充电电压升高,充放电电压差增大.Pb(II)浓度较低时,充放电过程中PbO2沉积层少许脱落,充电电压进一步降低且更趋平稳.为此,电解液中HBF4浓度以2 mol L-1为宜,Pb(II)浓度应在0.9 mol L-1以上.     

锂离子电池片状四氧化三钴负极的合成及改性

采用液相沉淀法结合低温固相热解法合成了锂离子电池片状Co3O4负极.通过X射线粉体衍射(XRD)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积分析、扫描电子显微镜(SEM)及恒电流充放电等表征手段,发现该Co3O4为立方相,结晶完整且无杂质,由直径为1.5-3.0μm、厚度约为100-300 nm的不规则片状颗粒组成,比表面积约为30.5 m2·g-1;其比容量高且容量保持率好,在0.1C倍率下,首次放电容量高达1444.5 mAh·g-1,50次循环后充电容量仍大于1100.0 mAh·g-1;但在高倍率(1C)下,50次循环后充电容量保持率仅为75.3%,倍率性能一般.故采用碳纳米管(CNTs)掺杂改性,结果表明:在1C倍率下,70次循环后复合材料充电容量保持率为96.3%;在2C倍率下,50次循环后充电容量保持率仍高达97.0%,倍率性能显著提升.     

乙腈溶剂中三氯化苄在银阴极上的脱氯反应

用常规循环伏安(CV)法和恒电位电解法研究了含0.1 mol·L^-四丁基高氯酸铵(TBAP)乙腈溶剂中三氯化苄在银电极上的还原脱氯机理; 用以银和氯离子的氧化还原反应为基础的阳极区拓宽CV法探测了还原脱氯反应生成氯离子在银电极上的吸附情况. 循环伏安实验表明: (1) 银电极对三氯化苄的电还原脱氯反应具有比汞电极更优良的电催化活性; (2) 三氯化苄在低扫描速率(v)下得到的第一个还原峰对应反应受吸附控制, 电子转移系数约为0.25, 遵守协同电子转移机理; (3) 三氯化苄还原脱氯反应生成氯离子在银电极上的吸附电位为-0.75 - -1.75 V (vs Ag/Ag⁺). 电解实验表明, 通过改变银电极电位可以有效控制三氯化苄还原反应的电解产物.     

AlCl3-Catalyzed transformations of organo(trichloromethyl) silanes

Reactions of organo(trichloromcthyl)silanes RMc₂SiCCl₃ (R = Me, Ph, Mc₃Si) with aluminum chloride have been studied. The interaction of trimetltyl(tricltlorometltyl)silane with AlCl₃ carried out in cyclohexane or in benzene leads to Me₃SiCHCI₂ (in 75 % yield) or ClMe₂SiCPh₂Me (in 70 % yield), respectively; whereas no conversions are observed inn-hexane and methylene chloride. Treatment of dimetltyl(phenyl)(ricltloromethyl)silane with aluminum chloride in a_n-C₅H₁₂/CH₂CI₂ mixture gives an aromatic cross-linked insoluble polymer. The reaction of pentamethyl(trichloromcthyl)disilane (R = Mc₃Si) with AICl₃ in pentane affords the rearrangement product, Me₃SiCCl₂SiMc₂Cl, in 65 % yield. In methylene chloride the further cleavage of the disilane occurs to yield Me₂SiCl₂ and CH₂=CHMe₂SiCl.Translated fromIzvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 6, pp. 1511-1515, June, 1996.     

AOT微乳液中通过水化电子产额调控合成BaSO_4纳米纤维

通过γ-辐照含有K2S2O8和BaCl2的二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)反相微乳液,将S2O82-通过辐射还原实现了SO42-的原位缓释,从而成功制备出BaSO4纳米纤维单晶,并进一步制得多层次的纳米纤维束结构.在此基础上,通过改变水与表面活性剂物质的量之比(ω值)、改变钡盐阴离子和在微乳液连续相添加芳香化合物等手段来调节水化电子(e-aq)产额,控制微乳液水池中S2O82-的还原和SO42-的缓释速率,成功实现了对BaSO4纳米粒子形貌的调控:随着ω值的增加或剂量率的增加,e-aq产额增加,从而加快了SO42-的释放,不利于BaSO4纳米纤维的生成;采用Ba(NO3)2为钡源时,NO3-能有效地降低e-aq产额和S2O82-的还原速率,因而在较高的剂量率和较高ω值下能得到BaSO4纳米纤维;在微乳液油相中加入甲苯来捕获油相中过量电子(e-oil),降低e-aq产额,从而在较高的剂量率下得到BaSO4纳米纤维.研究结果表明:通过e-aq产额调控纳米粒子形貌的机理在BaSO4纳米粒子的制备中得到很好体现.     

Electrochemically Surface-modified Aluminum Electrode Enabling High Performance and Ultra-long Cycling Life Al-ion Batteries

Innovation in electronic devices has created a demand for energy storage systems. Recently, rechargeable Al-ion batteries (AIBs) have received significant attention owing to their high gravimetric capacity and low cost. In this study, the electrochemical performances of pristine, etched, and electropolished Al negative electrodes via surface modification were investigated to determine their efficiency in AIBs. Herein, pristine, etched, and electropolished Al acted as the negative electrodes (anodes), and pure graphite and aluminum chloride (AlCl₃)/1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ([EMIm]Cl) were used as the positive electrode (cathode) and ionic liquid electrolyte, respectively. This new type of electropolished Al-based battery cell shows good cyclability and high performance compared to pristine and etched Al electrodes. The electropolished Al electrode stabilized at an average capacity of 50 mAh g⁻¹ over 10,000 cycles at an ultrafast current rate of 5,000 mA g⁻¹.     

反式2-甲基-2-丁烯酸甲酯与臭氧反应机理的计算研究

采用G3B3方法构建反式2-甲基-2-丁烯酸甲酯与O3反应体系以及后续Criegee自由基有、无水分子参与下异构化反应的势能面剖面.结果表明,反式2-甲基-2-丁烯酸甲酯与O3反应首先生成一个稳定的五元环中间体,此中间体按断键位置不同后续裂解反应存在两条路径,分别生成产物P1(CH3CHOO+CH3OC(O)C(CH3)O)和P2(CH3CHO+CH3OC(O)C(CH3)OO).利用经典过渡态理论(TST)并结合Wigner矫正模型计算了200-1200 K温度区间内标题反应的速率常数kTST/W.计算结果显示,294 K时,该反应速率常数为7.55×10-18cm3molecule-1s-1,与Bernard等对类似反应所测实验值非常接近.生成的Criegee自由基(CH3CHOO和CH3OC(O)C(CH3)OO)可分别与水分子发生α-加成及β-氢迁移反应,其中Criegee自由基与水的α-加成反应较其与水的β-氢迁移反应具有优势.另外与无水分子参与CH3CHOO和CH3OC(O)C(CH3)OO异构化反应相比,水分子的参与使得异构化反应较为容易进行.