WC颗粒改性钛基二氧化铅复合电极材料的电化学性能研究

为了提高锌电积用惰性阳极材料钛基二氧化铅的电催化活性和耐腐蚀性能,采用阳极氧化法制备了掺杂WC颗粒改性的钛基二氧化铅复合阳极材料。通过扫描电镜表征了电极材料的微观形貌,采用析氧极化曲线(LSV)、塔菲尔曲线和交流阻抗(EIS)研究WC添加量对复合阳极材料在电解锌液中的电催化性能和耐蚀性的影响。结果表明:WC与β-Pb O2复合电沉积能增强电极耐蚀性和电催化活性,当WC添加量为40 g/L时,所制备的复合电极材料结构致密,交换电流密度j0为6.71×10-3A·cm-2,电极自腐蚀电流密度Icorr为2.884×10-6A·cm-2,有较好的电催化活性和耐蚀性。     

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.     

重铬酸钾电催化合成反应过程阳极稳定性及析气效应研究

针对重铬酸钾传统生产技术存在的高污染、高消耗等问题,研究了电催化合成重铬酸钾绿色新技术。实验研究了自制钌/铱/钛氧化物复合阳极的电催化性能,表征了电极表面形貌。结果表明,该阳极在铬酸钾溶液中具有较低的析氧电位和稳定的高催化活性。实验测得不同反应条件下的阴极析氢速率,建立了析氢速率和析氢量随阳极液铬酸钾初始浓度、反应温度及反应时间变化的数学模型,指出可用宏观测得的阴极析氢量定量表征重铬酸钾电催化反应进程,并讨论了析氢速率和析氢量的影响因素。     

钕掺杂二氧化铅复合阳极的电化学性能研究

利用电沉积法制备了钕（Nd）掺杂钛（Ti）基二氧化铅（PbO₂）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 PbO₂ 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. PbO₂ 和 PbO₂-Nd 阳极表层主要为β- PbO₂,Nd 掺杂提高了β- PbO₂ 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. PbO₂-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,PbO₂-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,PbO₂-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.     

铬酸酐电催化合成过程阳极稳定性与析气效应研究

针对铬酸酐传统生产技术存在的高污染、高消耗、工艺落后等问题,研究了以重铬酸钾为原料,电催化合成铬酸酐绿色新技术。循环伏安法研究了阳极的电催化性能,扫描电镜分析了表面形貌。结果表明,自制钌/铱/钛氧化物复合阳极在阳极电解液中具有较低的析氧过电位和稳定的高催化活性。实验测得不同反应条件下阴极析氢速率,建立了析氢速率和析氢量随阳极液重铬酸钾初始浓度、反应温度及反应时间变化的数学模型,指出阴极析氢速率可用于定量表征铬酸酐电催化反应进程,讨论了析氢速率和析氢量的影响因素。     

搅拌速率对β-PbO_2-CeO_2-ZrO_2复合电极材料电化学性能的影响

为了提高三价铬镀铬工艺中阳极材料的性能,采用阳极氧化法制备了掺杂纳米颗粒的β-Pb O2-Ce O2-Zr O2复合电极材料。通过扫描电化学显微镜和析氧极化曲线的测量,考察了不同搅拌速率条件下制备的复合电极材料在硫酸盐体系三价铬镀液中的电催化活性,利用塔菲尔曲线考察了复合电极材料的耐蚀性,并辅以扫描电镜表征了电极材料的微观形貌。结果表明:当施镀搅拌速率为350 r·min-1时,所制备的复合电极材料具有结构致密、电催化活性高、耐蚀性强等特点。     

DSA电极电催化性能研究及尚待深入探究的几个问题

钛基氧化物涂层电极(DSA^®)由于其对阳极析氯、阳极析氧、有机污染物电化学降解等具有优异的电催化活性而受到研究者的广泛关注,但DSA电极电催化现象背后的一些重要而基础性的问题仍未被人们完全认识。本文针对目前国内外有关DSA电极电催化研究领域中的几个研究热点、不足之处、以及尚待深入探究的问题,进行了简要介绍、分析和讨论。DSA电极的电催化活性主要是来自于其表面的金属氧化物涂层。本文强调对“氧化物涂层”自身固体物理-化学性能或过程的研究,有助于深入揭示钛基活性氧化物涂层电极电催化现象的微观作用机制和内在本质,并反过来指导人们更加理性地通过设计和优化DSA电极的制备方法和条件,调控表面氧化物涂层的化学组成与结构,进而达到增强钛基涂层电极电催化活性之目的。     

电流密度对Ti/β-PbO_2-WC复合电极材料在电解锌液中耐蚀性影响研究

本论文为了研究钛基β-Pb O_2-WC复合惰性阳极材料在电解锌液中的腐蚀行为,采用了电化学交流阻抗谱(EIS)测量技术和Tafel曲线分析技术,并结合电极的表面形貌分析,考察了不同电沉积电流密度对所制备复合电极在电解锌液中的耐蚀性的影响。结果表明:低电流密度时,Pb O_2的沉积速度慢,不能完全包覆WC微粒并共沉积,镀层太薄耐腐蚀性能低;高电流密度时,镀层较厚但析氧副反应加剧影响镀层质量导致其耐蚀性受影响;电流密度为25m A·cm~(-2)时,复合电极具有较小的自腐蚀电流密度i_(corr)和较大的极化电阻R_p、较大的腐蚀反应活化能E_a、较大的电荷转移电阻R_t以及较大的镀层电阻R_d,对应于该条件制得的电极有最好的耐蚀性能。     

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。     

Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极载量与析氧电催化性能研究

采用Pechini法制得Ti/IrO2-Ta2O5氧化物阳极,研究了涂层载量对Ti/IrO2-Ta2O5阳极微观结构和析氧电催化性能的影响.SEM、EDX、极化曲线、循环伏安及强化电解试验等测试结果表明:涂层载量增加,涂层裂缝变窄变浅,且IrO2晶粒偏析趋于增强;同时也提高了阳极析氧电催化活性,增大阳极活性表面积及延长阳极使用寿命;强化电解寿命与Ir涂覆量(1.98～9.08g/m2)基本呈线性递增关系.     

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.     

Ni-Co-LaNi5复合电极材料在碱性介质中的电催化析氢性能

电催化析氢反应是电能向化学能转化的一个有效途径,是电化学科学中一个非常值得深入研究的课题。阴极析氢超电势的降低,是提高析氢活性,降低电解能耗的关键。为了提高电极的电催化活性,一是可通过提高电极表面的真实表面积,来降低电解过程中电极表面的真实电流密度,达到降低析氢超电势的目的;另一发展方向是提高电极材料本身的电化学活性,即寻找高催化活性的新型析氢材料犤1犦。由于过渡金属具有特殊的d电于结构,是目前公认的电化学活性最好的电极材料,而在过渡金属中,Ni及Ni合金将是研究的主要方向,其中多元合金复合材料将成为该技术发展…     

铂纳米棒有序阵列催化电极在被动式直接甲醇燃料电池中的应用（英文）

直接甲醇燃料电池(DMFC)具有能量密度高、无需充电、液体燃料添加便捷及环境友好等优点,是新一代便携式移动电源研究热点.DMFC规模应用的主要技术挑战是如何进一步提高电池性能、显著降低成本和可靠延长寿命.催化电极作为DMFC发电核心和成本的集中体现,其电催化活性和贵金属用量直接影响DMFC的性能和成本,开发高性能、低成本的催化电极对推进DMFC实用化进程具有重要意义.特别是在被动式DMFC中,阴极催化电极不仅需要提高电催化活性和大幅降低贵金属用量,而且还面临内部严重的"水淹"和氧传质受限等问题.近年来,随着纳米技术发展,有序纳米结构已逐渐应用于DMFC催化电极的构筑中,电池性能得到显著提高.然而,目前的研究主要集中在膜电极纳米有序微孔层、纳米有序改性膜和纳米有序阳极催化电极及其阳极贵金属载量降低等方面,关于阴极催化电极在有序纳米结构以及载量降低等方面的研究相对较少.本文采用模板法直接在微孔层上电沉积定向生长排列有序、直径可控的铂纳米棒阵列,并作为阴极催化电极应用于被动式DMFC.X射线衍射和透射电镜结果表明,该铂纳米棒结构稳定,表面含有丰富的纳米晶须结构,有利于催化电极比表面积增加和电催化活性提高.不同催化电极上氧还原的极化曲线表明电极性能依下列次序变化:直径为200 nm铂纳米棒阵列电极100 nm铂纳米棒阵列电极商业化铂黑催化电极.电池性能表征表明,长度为1–3μm、直径分别为200和100nm、载量为1.0 mg/cm2的铂纳米棒阵列作为阴极催化电极的DMFC最大功率密度分别为17.3和12.0 m W/cm~2.通过催化电极电化学活性面积和阻抗测试,分析其性能提高的原因可归结于有序排列的铂纳米棒阵列结构提高了电化学活性面积、增强了氧还原电催化活性并促进了阴极氧的传质.     

间接电氧化法合成甘油醛

通过电化学合成前驱体和溶胶-凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO2膜,在纳米Ti02膜上电沉积分散的Pt微粒制成钛基纳米TiO2-Pt(Ti/nano-TiO2-pt)修饰电极。采用循环伏安法、间接电氧化法研究了纳米Ti02-Pt修饰电极的电催化活性以及Mn^3 ／Mn^2 媒质氧化甘油为甘油醛的过程。结果表明,纳米Ti02-Pt修饰电极对Mn^2 的电氧化具有高催化活性,电流效率可达90％以上,非均相电解得到的Mn^3 可一步氧化甘油为甘油醛,收率为91％。     

La1-xSrxCoC3钙钛矿在碱性溶液中的析氧电催化

 稳态极化研究结果表明, La1-xSrxCoO3电极的析氧Tafel斜率为2303RT/F, OH-的反应级数近似为1, 在阳极析氧反应中, OH-的电化学脱附为速度控制步骤. 随着La1-xSrxCoO3中Sr含量的增加,氧化物表面的粗糙度提高,当x=02时,析氧反应的活化能最低,即La0.8Sr0.2CoO3表现有最高的析氧电催化活性.     

脉冲电沉积法制备Pt-TiO2 纳米管电极及其电催化性能

采用阳极氧化法在高纯钛片上原位组装TiO2纳米管阵列, 然后用脉冲电沉积方法将Pt沉积到TiO2纳米管阵列上, 制备出Pt-TiO2纳米管电极. 利用XRD和SEM对所获电极的微观结构和形貌进行表征, 结果表明, Pt纳米颗粒以花簇状分散在TiO2纳米管上, 晶粒大小约为25.6 nm. 对甲醇的电催化性能的研究结果表明, 脉冲电沉积制得的Pt-TiO2纳米管电极比TiO2纳米管电极和纯Pt片电极具有更高的电催化活性, 是Pt电极的40多倍.     

Ti/nano TiO_2-ZrO_2修饰电极电催化还原马来酸制备丁二酸

采用溶胶-凝胶法制备高活性Ti基纳米TiO2-ZrO2膜电极.通过X射线衍射分析表明,纳米TiO2-ZrO2粉体呈微-纳二级结构.扫描电子显微镜测试表明,颗粒平均尺寸约为30 nm.通过循环伏安和恒电流电解技术研究发现,Ti/nanoTiO2-ZrO2电极对马来酸电催化还原制备丁二酸的活性要高于Ti/nanoTiO2电极,反应过程受扩散控制.以钛基氧化钌电极为阳极,Ti/nano TiO2-ZrO2膜电极为阴极进行恒电流电解实验.结果表明,控制电流密度20 mA cm-2,温度60℃,丁二酸的产率达到96%.     

Ti/nano TiO2-ZrO2 Electrode with High Catalytic Activity for Electro- catalytic Reduction of Maleic Acid to Succinic Acid

采用溶胶-凝胶法制备高活性Ti基纳米TiO2-ZrO2膜电极．通过X射线衍射分析表明,纳米TiO2-ZrO2粉体呈微-纳二级结构．扫描电子显微镜测试表明,颗粒平均尺寸约为30nm．通过循环伏安和恒电流电解技术研究发现,Ti／nanoTiO2-ZrO2电极对马来酸电催化还原制备丁二酸的活性要高于Ti／nanoTiO2电极,反应过程受扩散控制．以钛基氧化钌电极为阳极,Ti／nanoTiO2-ZrO2膜电极为阴极进行恒电流电解实验．结果表明,控制电流密度20mA·cm,温度60℃,丁二酸的产率达到96％．     

钛基二氧化锡电极电解过程中羟基自由基检测及电催化机理

采用浸渍-热分解方法制备了钛基二氧化钌(Ti/RuO2)和钛基二氧化锡(Ti/SnO2)两类尺寸稳定阳极电极。以扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对电极结构进行了表征。用循环伏安法(CV)比较研究了Ti/RuO2和Ti/SnO2电极直接电催化氧化苯酚性能,表明苯酚在Ti/RuO2和Ti/SnO2电极上均可发生直接电氧化反应,两种电极上氧化峰电位分别为0.96和1.43 V(vs.Ag/AgC l)。以对苯二甲酸为捕获剂,利用荧光光谱法进行了羟基自由基(.OH)检测。Ti/SnO2电极在电解过程中能够产生.OH;而Ti/RuO2电极.OH的生成极其微弱。Ti/SnO2电极电解过程中生成.OH是其具有高电催化活性的主要原因,也表明了用荧光法进行羟基自由基检测方便、灵敏,可以用于电催化过程羟基自由基的检测。     

掺硼金刚石电极电催化氧化酚类有机物的取代基效应

本文主要以当前水环境中存在酚类有机污染物为研究对象,探讨酚类有机污染物在掺硼金刚石(BDD)电极上的取代基效应,具体研究具有不同位置及种类官能团的取代酚类有机污染物在BDD电极上的电催化氧化过程,通过化学需氧量和浓度变化考察有机污染物在电催化降解过程中的降解趋势,深入分析电极种类、官能团位置与种类与电催化氧化活性之间的联系的同时,研究阳极材料电催化氧化有机污染物的机理及动力学。结果表明,有机物在电极表面的电催化过程以电产生羟基自由基为媒介,对苯二酚在不同电极上的电催化活性与电极析氧电位及表面产生羟基自由基量有着重要的联系,BDD电极拥有最强的电催化氧化活性;不同取代基团的对位取代酚在BDD电极上的电化学降解实验显示电催化反应速率受取代官能团自身的电子效应制约,有机物矿化过程中羟基自由基首先进攻苯环的对位发生取代反应,同时取代基脱离苯环过程成为整个取代酚类电化学降解过程的决速步骤,且有机物的电催化反应速率与取代基特征Hammett常数σ呈近似线性关系。