纯铝在一种新型碱性电解液中的腐蚀和阳极行为

通过集气、动电位极化曲线、恒流放电、扫描电镜和X射线能谱等方法研究了纯铝在含有锡酸钠的4 mol·L-1氢氧化钾的甲醇-水(甲醇和水的体积比为4:1, 下同)混合溶液中的腐蚀和阳极溶解行为. 实验结果表明, 锡酸钠的添加通过具有较高析氢过电位的金属锡在电极表面的沉积, 极大地抑制了铝在4 mol·L-1氢氧化钾的甲醇鄄水溶液中的腐蚀;而由于在锡沉积层中裂纹的出现, 导致较大浓度锡酸钠的缓蚀作用有所降低. 恒流放电结果表明, 铝在含有锡酸钠的4 mol·L-1氢氧化钾的甲醇鄄水溶液中的恒流放电性能明显改进, 而且铝阳极的放电性能随着锡酸钠含量的增大而逐渐提高. 在20 mA·cm-2的放电电流密度下, 铝阳极在含有10.0 mmol·L-1锡酸钠的电解液中显示了电位相对较低且较平坦的放电平台.     

碱土金属离子与EDTA对纯铝在碱性溶液中的协同缓蚀作用

通过集气实验、极化曲线和电化学阻抗谱等方法研究了碱土金属离子与乙二胺四乙酸(EDTA)对纯铝在4 mol•L-1 KOH溶液中的协同缓蚀作用. 实验结果表明铝在含0.02 mol•L-1 EDTA和饱和Ca(OH)2、Sr(OH)2的溶液中具有最小的腐蚀速率. EDAX分析表明碱土金属离子和EDTA没有参与到铝表面氧化膜的组成中, 说明缓蚀剂是通过吸附在铝表面起作用的, 这表明它们是界面型缓蚀剂而非相间型缓蚀剂.     

锌电极电化学行为Ⅵ.锌粉在碱性电解液中的电化学腐蚀

锌电极是广泛使用于一次和二次电池中的阳极材料. 在二次电池中主要是以锌粉作为电极材料. 长期以来,由于锌粉电极在充放电过程中发生形变和枝晶生长等^[1],致使它组成的二 次电池循环寿命差. 为了研究锌粉在碱性电解液中的腐蚀行为,人们通常是使用锌盘电极来模拟锌粉的情况^[2]. 但是锌盘与锌粉不同. 为此,我们采用电解沉积锌粉于锌盘电极上,制成 粉状电极研究锌粉在碱性溶液中的腐蚀行为及一些非离子型有机缓蚀剂对锌粉的缓蚀作用     

异质原子在碱性电解水催化剂中的作用——反应机理（英文）

构建低碳绿色能源体系是全世界追求的目标.氢气具有能量密度高、零碳排放的优势,是理想的清洁能源.目前市场上95%以上的氢气来自于与化石燃料相关的工艺,如煤气化、甲烷蒸汽重整等方法,在制氢过程中不可避免地会排放大量的温室气体.电解水制氢具有产氢纯度高、工艺简单、转换效率高等优点,还可直接与可再生能源(如太阳能、风能等)耦合,是一种很有前景的绿色制氢技术.碱性电解水,由于廉价的非贵金属基材料(如Fe、Co、Ni、Cu等)可以在电解槽中很好地工作,展现出了良好的应用前景.为了进一步提高非贵金属电催化剂分解水的催化活性,科研人员从增加活性位点数量和提高单个活性位点的本征活性两方面着手,发展新的高效电催化剂.独特的纳米结构设计能够增加催化剂的活性位点数量,进而提高催化剂的催化活性,但催化性能的提高程度有限.增加单个活性位点的本征活性是从本质上提高催化剂活性的另一种有效策略.其中,异质原子修饰是提高催化剂本征活性最有效的方法之一,它可以通过调节催化剂的物理化学性质来提高催化剂的本征活性,包括诱导相变、提高电导率、调整电子密度和建立双催化位点等.本文基于电解水析氢反应(HER)和析氧反应(OER)在碱...     

含酯基Gemini表面活性剂在有机醇-水体系中的胶束热力学及聚集行为

采用电导法研究了不同温度下含酯基Gemini表面活性剂在纯水和在质量分数为10%的甲醇-水(MAWR),乙二醇-水(EG-WR),丙三醇-水(GL-WR)四种体系中的集聚行为和胶束热力学;聚集行为参数包括临界胶束浓度(cmc)和抗衡离子的解离程度(α)以及胶束的热力学参数,包括标准吉布斯自由能(ΔG_m~o)、吉布斯迁移自由能(ΔG_(trans)~o)、吉布斯烷基链胶束化自由能(ΔG_(tail)~o)、标准焓变(ΔH_m~o)和标准熵变(ΔS_m~o),均被计算和讨论。研究表明在所有的研究体系中,cmc值随着疏水链的增加而减小,随着加入的醇结构中羟基数目的增加而增大,随温度的升高先变小,后变大呈U字形;胶束化过程都是自发进行的,并且在293.15 K下,胶束化过程是吸热的,在293.15 K上,胶束化过程是放热的;通过稳态荧光光谱法研究了表面活性剂在纯水、有机醇-水混合溶液中的微极性,结果表明,在相同溶剂中,随着烷基链长度的增加,溶液微环境的疏水性越强;对于相同的Gemini表面活性剂,随着加入含羟基数目越多的醇,其微环境的疏水性越强。并研究了Gemini表面活性剂在混合体系中形成胶束过程的焓-熵补偿曲线。     

g-C_3N_4基多功能层光阳极在光电化学水分解中的应用（英文）

光电化学分解水制氢可以一并解决环境问题和能源危机,因而成为研究热点.由于TiO_2 禁带宽度较大,不能有效吸收太阳光中的可见光,使光电化学分解水制氢的应用受限.g-C_3N_4的禁带宽度约为2.7 e V,能有效吸收可见光,但g-C_3N_4薄膜制备研究较少.我们通过热聚缩合法直接在FTO导电玻璃上制备出g-C_3N_4薄膜,发现其光电化学分解水制氢稳定性不高,选择易制备的TiO_2 作为保护层可以提高g-C_3N_4的耐用性.此外,为提高g-C_3N_4光生电子空穴对的分离能力,依靠Co-Pi对光生空穴的捕获作用而将其覆盖在最外层.因此本文首次制备一种新型的g-C_3N_4/TiO_2 /Co-Pi光阳极用于光电化学分解水制氢,其中g-C_3N_4用作光吸收层,TiO_2 用作保护层,Co-Pi用作空穴捕获层.并在此基础上,通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),紫外可见光谱(UV-Vis)等手段研究了g-C_3N_4/TiO_2 /Co-Pi光阳极的形貌特征和光电化学性能.SEM、EDS和XRD结果表明,g-C_3N_4/TiO_2 /Co-Pi光阳极被成功制备在了FTO导电玻璃上,厚度约为3μm.UV-Vis测试表明,g-C_3N_4的光吸收边约为470 nm,可以有效地吸收可见光,并且g-C_3N_4的框架结构使光多次反射折射增加了光的捕获能力,由此可见,g-C_3N_4能够发挥很好的光吸收层作用.通过对g-C_3N_4光阳极,g-C_3N_4/TiO_2 光阳极和g-C_3N_4/TiO_2 /Co-Pi光阳极的电流电压测试发现,g-C_3N_4/TiO_2 光阳极的光电流密度小于g-C_3N_4光阳极,而g-C_3N_4/TiO_2 /Co-Pi光阳极的光电流密在可逆氢电极1.1 V下达到了0.346 mA?cm–2,约为单独g-C_3N_4光阳极的3.6倍.这说明Co-Pi是提升g-C_3N_4光电化学性能的主要因素.电化学阻抗测试结果发现,g-C_3N_4/TiO_2 /Co-Pi光阳极的界面电荷转移电阻小于g-C_3N_4光阳极的,这表明g-C_3N_4/TiO_2 /Co-Pi光阳极界面处载流子转移较快,同时也能促进内部光生电子空穴对的分离,整体性能的提高应该主要归因于Co-Pi对光生空穴的捕获作用.恒电压时间测试展示出g-C_3N_4/TiO_2 /Co-Pi光阳极的光电流密度在2 h测试过程中没有明显下降,表明g-C_3N_4/TiO_2 /Co-Pi光阳极是相当稳定的,具有良好的耐用性,归因于TiO_2 和Co-Pi的共同保护作用,主要归因于TiO_2 层对FTO导电玻璃上的g-C_3N_4薄膜保护,从电化学沉积Co-Pi到所有测试结束.总体而言,g-C_3N_4/TiO_2 /Co-Pi光阳极加强的光电化学性能归因于以下几个因素:(1)g-C_3N_4优异的光吸收能力;(2)TiO_2 稳定的保护提升了g-C_3N_4薄膜的耐用性;(3)Co–Pi对光生空穴的捕获有效促进了光生电子空穴对的分离.     

一种新型线性手性聚（联萘酚-炔）的合成及其在Et2Zn不对称醛加成反应中的应用（英文）

(S)-5,5’-二溴-6,6’-二(4-三氟甲基苯基)-2,2’-联萘酚与(S)-5,5’-二乙炔基-6,6’-二丁基-2,2’-二丁氧基-1,1’-联萘酚通过Pd催化的Sonogashira反应合成了一种新的手性线性高分子聚合物,研究了这种高分子在Et2Zn不对称醛加成反应中的应用.结果表明这种高分子在Ti(OiPr)4的存在条件下展示了良好的反应活性.而且,这种高分子配体在循环利用10次后可仍然保持较好的活性.     

一种新型固体酸的制备及其在二（1-萘）甲烷加氢裂解中的催化性能

煤直接液化制取轻质燃料油和重要化学品是实现煤炭资源高效洁净利用的有效途径。煤液化的关键是在适当的温度、氢压、溶剂和催化剂存在的条件下,通过加氢裂解反应使连接煤中有机质大分子结构单元的较弱的桥键断裂生成可作为液体燃料的有机小分子,经后续的精细分离得到高附加值有机化学品和制备高性能炭材料前驱体,进而实现煤炭资源的高效利用。传统的煤液化工艺反应条件苛刻,需要高温和高氢压,导致能耗大和设备成本较高。酸性催化剂可使煤结构中的桥键在远低于煤热解反应的温度下断裂,并可有效除去煤中的杂原子,大幅提高液化油收率,因此酸性催化剂得到许多研究者关注。液体酸,如三氟甲磺酸、氟硼酸以及金属卤化物熔盐等均相酸性催化剂是煤液化工艺中常用的催化剂。虽然这些催化剂具有催化效率高和不易失活等优点,但大多数均相催化剂难以回收和再生,生产成本高,设备腐蚀性大,环境污染严重,因此在实际应用中受到限制。固体酸是具有广泛工业应用前景的环境友好催化剂,因而对固体酸的研究具有重要意义。本研究将液体三氟甲磺酸(TFMSA)通过浸渍吸附法负载到酸化的凹凸棒土(ATA)上制备了一种新型固体酸催化剂 TFMSA/ATA,并在相同条件下制备了 TFMSA/g-Al2O3和 TFMSA/ZSM-5作为对比。对TFMSA/ATA进行了透射电镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、N2吸附以及 NH3程序升温脱附表征。结果表明, TFMSA有效负载于 ATA载体表面及孔隙中,未发现明显的团聚,载体与活性组分之间存在较强的相互作用;另外, TFMSA/ATA上出现超强酸位点,说明 TFMSA/ATA具有超强酸性。以二(1-萘)甲烷加氢裂解作为探针反应考察了 TFMSA/ATA对 Car–Calk桥键断裂的催化活性。结果表明,二(1-萘)甲烷在 N2气氛和甲醇溶剂中选择性地加氢裂解,仅得到萘和1-甲基萘,未检测到加氢产物,且产物萘的收率明显高于1-甲基萘的收率,说明 TFMSA/ATA对二(1-萘)甲烷选择性加氢裂解和由此产生的1-甲基萘脱甲基反应有显著的促进作用。在相同反应条件下, TFMSA/ATA的活性明显高于 TFMSA/g-Al2O3和 TFMSA/ZSM-5,这是由于 TFMSA/ATA较大的比表面积以及载体 ATA与活性组分 TFMSA之间存在较强的相互作用有利于催化剂释放质子。由催化剂释放的质子优先进攻二(1-萘)甲烷中的取代位导致 Car–Calk键断裂是二(1-萘)甲烷加氢裂解的关键步骤。催化剂循环实验表明, TFMSA/ATA在循环使用4次后仍具有较高的催化活性,使用后催化剂酸性没有明显降低,说明 TFMSA/ATA具有良好的稳定性。     

1,4-氮硼杂芳环在有机和过渡金属催化中的应用（英文）

总结了1,4-氮硼杂芳环在有机和过渡金属催化中的最新进展,涵盖三部分内容:一是简要介绍了1,4-氮硼杂芳环的发展历史;二是重点介绍了1,4-氮硼杂芳环作为有机小分子催化剂在光致氧化三芳基膦中的应用;三是详细阐述了1,4-氮硼杂芳环作为配体在钯催化的烯炔的立体选择性硼化反应中的应用.此外,对这一领域的未来发展进行了展望.     

一种新型固体酸的制备及其在二(1-萘)甲烷加氢裂解中的催化性能（英文）

煤直接液化制取轻质燃料油和重要化学品是实现煤炭资源高效洁净利用的有效途径.煤液化的关键是在适当的温度、氢压、溶剂和催化剂存在的条件下,通过加氢裂解反应使连接煤中有机质大分子结构单元的较弱的桥键断裂生成可作为液体燃料的有机小分子,经后续的精细分离得到高附加值有机化学品和制备高性能炭材料前驱体,进而实现煤炭资源的高效利用.传统的煤液化工艺反应条件苛刻,需要高温和高氢压,导致能耗大和设备成本较高.酸性催化剂可使煤结构中的桥键在远低于煤热解反应的温度下断裂,并可有效除去煤中的杂原子,大幅提高液化油收率,因此酸性催化剂得到许多研究者关注.液体酸,如三氟甲磺酸、氟硼酸以及金属卤化物熔盐等均相酸性催化剂是煤液化工艺中常用的催化剂.虽然这些催化剂具有催化效率高和不易失活等优点,但大多数均相催化剂难以回收和再生,生产成本高,设备腐蚀性大,环境污染严重,因此在实际应用中受到限制.固体酸是具有广泛工业应用前景的环境友好催化剂,因而对固体酸的研究具有重要意义.本研究将液体三氟甲磺酸(TFMSA)通过浸渍吸附法负载到酸化的凹凸棒土(ATA)上制备了一种新型固体酸催化剂TFMSA/ATA,并在相同条件下制备了TFMSA/g-Al_2O_3和TFMSA/ZSM-5作为对比.对TFMSA/ATA进行了透射电镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、N~2吸附以及NH_3程序升温脱附表征.结果表明,TFMSA有效负载于ATA载体表面及孔隙中,未发现明显的团聚,载体与活性组分之间存在较强的相互作用;另外,TFMSA/ATA上出现超强酸位点,说明TFMSA/ATA具有超强酸性.以二(1-萘)甲烷加氢裂解作为探针反应考察了TFMSA/ATA对C_(ar)–C_(alk)桥键断裂的催化活性.结果表明,二(1-萘)甲烷在N_2气氛和甲醇溶剂中选择性地加氢裂解,仅得到萘和1-甲基萘,未检测到加氢产物,且产物萘的收率明显高于1-甲基萘的收率,说明TFMSA/ATA对二(1-萘)甲烷选择性加氢裂解和由此产生的1-甲基萘脱甲基反应有显著的促进作用.在相同反应条件下,TFMSA/ATA的活性明显高于TFMSA/g-Al_2O_3和TFMSA/ZSM-5,这是由于TFMSA/ATA较大的比表面积以及载体ATA与活性组分TFMSA之间存在较强的相互作用有利于催化剂释放质子.由催化剂释放的质子优先进攻二(1-萘)甲烷中的取代位导致C_(ar)–C_(alk)键断裂是二(1-萘)甲烷加氢裂解的关键步骤.催化剂循环实验表明,TFMSA/ATA在循环使用4次后仍具有较高的催化活性,使用后催化剂酸性没有明显降低,说明TFMSA/ATA具有良好的稳定性.     

自组装制备高路易斯碱度和优异电子特性的3D碳网络电催化剂在碱性金属-空气电池中的应用（英文）

碳材料具有良好的稳定性,且容易在碳晶格形成缺陷,具备一定的催化活性,因此碳材料作为一种可替代贵金属电催化剂的材料是催化领域的研究热点.通过杂原子的引进,可以改变相应碳原子的结构特性,进而提升其催化活性.其中N的电负性强于C,N元素的引入影响C的原子结构使其作为活性位点催化氧气还原.S元素与C元素的电负性相近,S掺杂的过程中会增大C原子周围的自旋电子密度,从而增大其对0_2的吸附能力,提高其催化活性.两种作用方式不同的掺杂元素之间会形成一种协同效应,进而提高碳材料的催化活性.本文采用三聚氰胺的溶剂法制备了三维结构N,S共掺杂碳网络.三聚氰胺和十二烷基苯磺钠在溶液中分布以正、负离子团存在,以其在二氧化硅模板外形成的缔合物作为前驱体,直接制备活性材料.采用扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),拉曼光谱(Raman)等手段研究了材料的合成过程及具有优良催化活性的原因.SEM,TEM和BET结果表明材料具有良好的孔道结构和较高的比表面积(385.09 m~2/g).Raman和XPS分析证明了N,S共掺杂后的材料中碳晶格的缺陷程度明显增大,而其中存在的吡啶N位于石墨平面的边缘部位,与两个C原子相连,这种N影响了相连C的路易斯碱度,改善了其吸附氧气能力.同时,由DFT计算结果可知,噻吩S的存在可以改变相连C原子的自旋电子密度,与掺杂的N原子形成有效的防协同作用,提高其对氧气的催化活性.相应的电催化性能测试表明,在0.1 mol/L KOH溶液中,共掺杂材料的起始电位为-0.08 V,优于其他两种对比材料,与商用Pt/C催化剂相近.N,S掺杂显著提高了碳材料的催化性能,共掺杂材料表现出了较单一N掺杂更为优异的催化性能.在铝空气电池放电过程中,以共掺杂碳材料制备的空气电极具有优良的放电性能,在50 mA/cm~2的电流密度下放电,电压达到1.34 V.共掺杂材料良好的催化活性显著减少了空气电极处的极化,提高了铝空气电池的放电电压.这种制备方法可为具有此类溶液特性的物质提供参考,用以合成相应的掺杂碳材料作为催化剂材料和电极材料。     

超薄ZnTi-LDH纳米片作为一种具有路易斯酸和布朗斯特酸的双功能光催化剂用于串联反应合成N-亚苄基苯胺（英文）

半导体光催化作为一种绿色可持续方法受到研究者的广泛关注.由于理论模型与实际催化剂存在较大差异,探究活性位点与光催化性能之间的关系一直是一个悬而未决的问题,需要寻找一种合适的材料深入了解该关系.超薄二维纳米材料因其活性位点占比较高,且活性位点种类相对简单而被认为是一种理想的模型.串联催化反应可以在单一体系中进行多步反应,避免了相对复杂的中间体分离和纯化,具有较大的经济和环保效益.在该过程中,独立的活性位点在不同的催化反应中起着重要的作用.目前已有一些关于光催化串联反应的研究报道,基于光催化过程,一般通过电子空穴分离效率或基于半导体价带理论来揭示,而活性位点与光催化性能之间的相互作用仍有待进一步研究.本文制备了两种不同厚度(1.4和4.0 nm)的超薄ZnTi-LDH纳米片用于光催化串联反应合成N-亚苄基苯胺,研究了该体系中的活性位点-催化性能的相互关系.X射线光电子能谱、红外光谱(FTIR)和电子自旋共振结果表明,减小ZnTi-LDH纳米片的厚度,可以暴露出更多的表面羟基和氧空位缺陷,形成配位不饱和Ti位点.紫外-可见光漫反射光谱和原位吸附FTIR光谱结果表明,在ZnTi-LDH纳米片上...     

钼酸根阴离子在增强聚苯胺包覆的镍钴层状氢氧化物的电容和析氧行为中的关键作用（英文）

理论容量大且过电位低的层状氢氧化物(LDHs)是极有前景的超级电容电池和析氧反应的电极材料;然而,体相LDHs的低电导率和活性位点不足增加了电极的内阻,降低了电极容量和产氧效率.本文采用两步法制备了聚苯胺包覆的MoO₄^2-插层的镍钴层状双金属氢氧化物复合电极(M-LDH@PANI).随着LDH中MoO₄^2-含量的增加,针状的LDH微球逐渐演化为具有较高比表面积的片状M-LDH微球,这为整个电极提供了更多的电化学位点.此外,非晶态的聚苯胺包覆提高了复合电极的电导率.在引入适量MoO₄^2-插层离子时, M-LDH@PANI表现出显著强化的储能和催化性能.所获得的M-LDH@PANI-0.5在析氧反应中表现出优越的电催化活性(10 mA cm^-2时的过电位为266 mV),作为超级电容电池电极则具有864.8 C g^-1的高容量.采用M-LDH@PANI-0.5作为正极及以活性炭作为负极组装的超级电容电池在功率密度为8...     

一种镍的二胺和β-二酮混合配体配合物在不同醇中热致-溶致变色行为的可见光谱研究

用可见光谱法对一种Ni(Ⅱ)的二胺和β-二酮类混合配体配合物([Ni(Ⅱ)(Me4en)(acac)]ClO4)在四种醇类溶剂中所形成的正方半面体和变形八面体物种的平衡过程进行了研究.通过对配合物在醇中的热致-溶致变色光谱曲线的分峰拟合处理,计算出了这一过程的平衡常数,焓变△H和熵变△S等热力学甬数,同时,得到了正方平面体和变形八面体物种各自的光谱吸收曲线.△H数据表明,在醇中形成变形八面体物种是一个放热过程,放热量的大小反映了醇分子与配合物中心离子Ni(Ⅱ)配位能力的强弱.△S的绝对值与中心离子Ni(Ⅱ)配位的或释放的醇分子数相关.计算结果对深化认识Ni(Ⅱ)的二胺和β-二酮类混合配体配合物热致变色的本质有所帮助.     

一种镍的二胺和β-二酮混合配体配合物在不同醇中热致-溶致变色行为的可见光谱研究

用可见光谱法对一种Ni(II)的二胺和β-二酮类混合配体配合物([Ni(II)(Me4en)(acac)]ClO4)在四种醇类溶剂中所形成的正方平面体和变形八面体物种的平衡过程进行了研究. 通过对配合物在醇中的热致-溶致变色光谱曲线的分峰拟合处理, 计算出了这一过程的平衡常数, 焓变△H和熵变△S等热力学函数, 同时, 得到了正方平面体和变形八面体物种各自的光谱吸收曲线. △H数据表明, 在醇中形成变形八面体物种是一个放热过程, 放热量的大小反映了醇分子与配合物中心离子Ni(II)配位能力的强弱. △S的绝对值与中心离子Ni(II)配位的或释放的醇分子数相关. 计算结果对深化认识Ni(II)的二胺和β-二酮类混合配体配合物热致变色的本质有所帮助.