NaCl-KCl熔盐体系中AlF3氟化Tb4O7电化学制备Al-Tb合金

在NaCl-KCl-Tb₄O₇-AlF₃体系中为了制备Al-Tb合金,首先对熔盐中的上清液和沉淀物进行了分析,X射线衍射（XRD）结果确定了Tb₄O₇能被AlF₃氟化生成TbF₃。采用一系列的电化学方法对NaCl-KCl-AlF₃-Tb₄O₇体系在Mo电极上的电化学行为进行了研究。循环伏安、方波伏安、计时电位和开路计时电位等电化学方法的研究结果表明Tb（III）在预先沉积的Al电极上发生欠电位沉积。在不同条件下进行恒电流电解制备了Al-Tb合金,并对所得合金样品进行XRD和扫描电镜-能量散射谱（SEM-EDS）表征。结果表明在-2.5 A进行恒电流电解得到的Al-Tb合金是由Al和Al₃Tb两相组成。采用电感耦合等离子体-原子发射光谱仪（ICP-AES）对实验所得沉积物的组成进行分析,研究了电解条件对合金组成和电流效率的影响。在电流强度为-1.5 A进行恒电流电解2 h,电流效率可达76.5%。     

Dy(Ⅲ)离子在LiCl-KCl熔盐中的电化学行为及Dy-Ni金属间化合物的选择性制备

采用循环伏安、方波伏安和开路计时电位等电化学方法研究了Dy(Ⅲ)离子在LiCl-KCl 共晶盐中的电化学行为及Dy-Ni 合金形成的电化学机理. 循环伏安和方波伏安法研究表明, Dy(Ⅲ)离子的电化学还原过程为三个电子转移的一步反应. 与惰性W电极相比, Dy(Ⅲ) 离子在Ni 电极上的循环伏安曲线多出了三对氧化还原峰,是由于Dy与Ni 形成了合金化合物, 导致Dy(Ⅲ)离子在活性Ni 电极发生了欠电位沉积. 采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)附带能量散射谱(EDS)对恒电位(-1.6, -1.8 和-2.0 V)电解制备的Dy-Ni 合金进行分析, 分别获得了DyNi₅, Dy₂Ni₇和DyNi₂金属间化合物. 实验结果表明, 通过控制电位进行恒电位电解可以有选择性地制备不同的金属间化合物.     

LiCl-KCl熔盐体系中镨(Ⅲ)在镍电极上的电化学行为

采用循环伏安、 方波伏安、 计时电位和开路计时电位等电化学方法研究了Pr(Ⅲ)离子在共晶LiCl-KCl熔盐中Ni电极上的电化学行为及Pr-Ni合金化机理. 结果表明, Pr(Ⅲ)离子的电化学还原过程为三电子转移的一步反应. 与惰性Mo电极上的循环伏安曲线相比, Pr(Ⅲ) 离子在活性Ni电极的循环伏安曲线上还出现了4对氧化还原峰, 表明Pr(Ⅲ)离子在Ni电极上发生欠电位沉积, 是由于生成不同的Pr-Ni金属间化合物. 采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜-能谱仪等对恒电位电解的产物进行了表征. 结果表明, 在不同电位下进行恒电位电解时, 每个电位上只得到一种Pr-Ni金属间化合物, 分别为PrNi₂, PrNi₃, Pr₂Ni₇和PrNi₅.     

石榴石型固态电解质/铝锂合金界面构筑及电化学性能

本文通过在锂负极中熔入少量铝制备了一种含Al-Li合金（Al₄Li₉）的新型复合锂负极,可有效改善Garnet/金属锂界面润湿性,从而显著降低了界面阻抗. XRD研究结果表明这一复合锂负极由Al₄Li₉合金和金属锂两相复合而成. SEM研究表明,复合锂负极可以有效改善金属锂与Garnet电解质的界面接触,形成更为紧密的接触界面. 电化学测试表明,复合锂负极显著降低了金属锂与Garnet电解质的界面阻抗,界面阻抗由锂/Garnet电解质界面的740.6 Ω·cm ²降低到复合锂负极/Garnet电解质界面的75.0 Ω·cm ². 使用复合锂负极制备的对称电池在50 μA·cm ^-2和100 μA·cm ^-2电流密度锂沉积-溶出过程中表现出较低的极化和良好的循环稳定性,在50 μA·cm ^-2电流密度下,可以稳定循环超过400小时.     

在LiCl-KCl-ZnCl_2熔盐体系中电化学共还原提取钕

针对镧系元素钕,本文通过循环伏安、开路计时电位、方波伏安等方法研究了773 K时Nd(III)在钼电极上在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐体系中的电化学行为及Zn-Nd合金的形成过程.结果表明:在LiCl-KCl-ZnCl2熔盐中,Nd(III)在预先沉积的Zn阴极上欠电位沉积形成三种Zn-Nd金属间化合物.基于电化学行为研究,采用恒电位电解提取Nd并用方波伏安曲线测量来检测Nd(III)离子浓度的变化,然后通过电解前后Nd(III)离子浓度变化评估了Nd的电解提取效率.实验结果表明:-1.84 V恒电位电解进行50 h后,Nd(III)离子浓度接近于零,提取效率为99.67%.在973 K时通过恒电流电解提取Nd并获得了Zn-Nd合金,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)附带能量散射谱(EDS)对合金的相组成和微观形貌进行了分析.XRD分析表明在Zn-Nd合金中存在Nd2Zn17,LiZn和Zn相,EDS能谱分析表明Nd在合金中的原子分数高达14.99%.     

玻碳电极表面复合配位银电结晶机理研究

以具有实际应用价值的复合配位体系无氰镀银电解液为研究对象, 运用循环伏安和电位阶跃等实验方法, 结合 Scharifker-Hill 经典理论模型分析, 成功获得了Ag在玻碳电极（GCE）表面电沉积的成核机理及成核动力学参数, 并分析了温度对成核方式及成核动力学参数的影响. 结果表明, 该体系下Ag在GCE表面的电沉积是由扩散控制的不可逆过程, 遵循三维瞬时成核生长机理. 随着阶跃电位从-750 mV 负移至-825 mV, 峰值还原电流Im逐渐增大, 达到峰值还原电流所需时间tm逐渐缩短; 扩散系数D变化不大, 基本稳定在（7.61±0.34）×10^-5 cm²·s^-1; 成核密度数N₀则从3.26 ×10⁵ cm^-2提高至10.2×10⁵ cm^-2. 银沉积初期的形貌观察, 验证了其三维瞬时成核生长机理. 提高温度可以显著改善电解液中具备活性的银配位离子的扩散能力, 缩短成核时间, 提升成核密度数N0.     

KCl-MgCl2-K2ZrF6-ZrO2熔盐体系中Mg-Zr合金的制备

在1023 K条件下,开展了Zr（IV）在KCl-MgCl₂-K₂ZrF₆和KCl-MgCl₂-K₂ZrF₆-ZrO₂熔盐中Mo电极上的电化学实验,并获得如下结果：Zr（IV）还原为Zr（0）是通过两步反应,即Zr（IV）+ 2e^- → Zr（II）和Zr（II）+2e^- → Zr（0）。两个反应是准可逆的。KCl-MgCl₂-K₂ZrF₆-ZrO₂熔盐中的电极反应表明在预沉积的Zr上欠电位沉积Mg可以用来制备Mg-Zr合金。感应耦合离体子体-原子发射光谱（ICP-AES）分析结果表明,在1023 K和KCl-MgCl₂-K₂ZrF₆-ZrO₂熔盐中K₂ZrF₆含量在9.2%（w）条件下,恒电流电解获得的Mg-Zr合金中Zr含量可以达到7.2%（w）。并采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜-能谱仪（SEM-EPS）对合金进行表征。利用KCl、MgCl₂、K₂ZrF₆、KF和ZrO₂为原料,直接恒电流电解制备Mg-Zr合金是可行的,且在确定反应条件下实现合金中Zr含量可控;揭示了KCl-MgCl₂熔盐体系可以实现Mg和Zr的共电沉积,并且验证了直接电解ZrO₂获得Mg-Zr合金的可行性。     

Pr(Ⅲ)离子在LiCl-KCl熔体中Bi膜W电极上的电化学行为

采用循环伏安、方波伏安、计时电位和开路计时电位等电化学方法研究了Pr（Ⅲ）离子在LiCl-KCl-BiCl₃熔体中W电极上的电化学行为。循环伏安和方波伏安的研究表明,Pr在预先沉积的Bi膜电极上发生欠电位沉积是由于生成了Pr-Bi金属间化合物,导致Pr（Ⅲ）在Bi膜电极上的还原电位比在W电极上还原电位更正。从开路计时电位曲线可以观察到两相共存的Pr-Bi金属间化合物的两个平台。利用开路计时电位计算了723-873 K温度范围内Pr在Pr-Bi合金中的活度和偏摩尔Gibbs自由能以及Pr-Bi金属间化合物的生成Gibbs自由能。通过恒电位电解,在液态Bi电极上得到了Pr-Bi合金,并采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）附带能量散射谱（EDS）对样品进行了表征,结果表明所得到的Pr-Bi金属间化合物为PrBi₂和PrBi。     

石榴石固体电解质Li3BO3界面改性研究

石榴石固体电解质由于其高的离子电导率,对锂金属稳定等优点成为了下一代高性能锂电池的重要研究方向之一.但锂金属负极界面浸润性与锂枝晶问题限制了其应用.本文通过简单的液相沉积结合高温烧结的方法,在石榴石固体电解质片表面构建了一层稳定的硼酸三锂(Li3BO3)修饰层.研究表明,Li3BO3 修饰层可以有效改善石榴石固体电解质...     

Study on the preparation of Mg-Li-Ag Alloys by electrochemical deposition from LiCl-KCl-MgCl2-AgCl Melts

Electrochemical deposition of Mg, Li and Ag on molybdenum electrodes in LiCl-KCl-MgCl₂-AgCl melts at 943 K to form Mg-Li-Ag alloys was investigated. Cyclic voltammograms (CVs) showed that the potential of Li metal deposition, after the addition of MgCl₂ and AgCl, was more positive than that of Li metal deposition before the addition. ??, AgMg₄ + ??, and ?? + ?? + LiAg phases of Mg-Li-Ag alloys were obtained by galvanostatic electrolysis. The element Mg distributed homogeneously in the alloys while element Ag mainly located on the grain boundaries.     

Electrodeposition of magnesium–lithium–dysprosium ternary alloys with controlled components from dysprosium oxide assisted by magnesium chloride in molten chlorides

In the work, Gibbs energy showed that MgCl₂ can chloridize Dy₂O₃ and release Dy(III) ions in the LiCl–KCl–MgCl₂–Dy₂O₃ melts. Dy(III) ions were observed by cyclic voltammetry, square wave voltammetry in melts. X-ray diffraction (XRD) pattern of melts indicated that Dy₂O₃ was chlorinated by MgCl₂ and formed DyCl₃. XRD pattern of non-dissolved residue, which was left after the melts were washed with water to remove the soluble salt, showed that the new compounds (i.e., DyOCl, MgO, and Dy(OH)₃) were produced. The concentration of Dy(III) reached a maximum when the concentration of Mg(II) ions exceeded 8?×?10^?4 mol cm^?3 in melts by inductive coupled plasma atomic emission spectrometer analyses of melts. Galvanostatic electrolysis was conducted to extract Dy element from LiCl–KCl–MgCl₂–Dy₂O₃ melts by forming Mg–Li–Dy alloys. The components of Dy and Li in alloys were controlled within a small range by the concentration of MgCl₂ in melts, current density, and additions of Dy₂O₃. XRD patterns of alloys indicated that Mg₃Dy phase was formed. Scanning electron microscope images with energy-dispersive X-ray spectroscopy showed that Dy elements were mainly distributed in the grain boundary. Grain size was refined, due to a more content of Dy elements in alloys by optical microscopy images.     

Mo对脱合金制备的Ni-Mo电极骨架结构与析氢性能的影响

采用快速凝固结合脱合金化方法制备了不同Mo含量的纳米多孔Ni-Mo合金,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和N₂吸附-脱附分析等对多孔合金的物相、形貌结构及孔径分布进行了表征,并通过线性扫描伏安、Tafel斜率、交流阻抗和循环伏安等方法测试了多孔合金电极的电催化析氢性能.结果显示,多孔合金电极材料在50 mA/cm²电流密度下析氢过电位随着Mo含量的增加先降低后升高,Ni_2.5Mo_2.5合金析氢活性最强,过电位为218 mV,析氢过程由Volmer-Heyrovsky步骤控制,交换电流密度为0.29 mA/cm²,经1000周循环后的极化曲线基本保持原状,50 mA/cm²电流密度下过电位增加3.67%,表现出优良的析氢稳定性.     

Electrodeposition of nanocrystalline aluminium, copper, and copper–aluminium alloys from 1-butyl-1-methylpyrrolidinium trifluoromethylsulfonate ionic liquid

In this paper, we show that nanocrystalline aluminium, copper, and copper–aluminium alloys can be electrodeposited from the ionic liquid 1-butyl-1-methylpyrrolidinium trifluoromethylsulfonate, [Py_1,4]TfO. Furthermore, Al deposition was studied in 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethylsulfonate, [EMIm]TfO for comparison. The two employed ionic liquids exhibit different concentration-dependent phase behaviour with AlCl₃. This study comprises cyclic voltammetry, potentiostatic electrolysis, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, atomic absorption spectroscopy, and inductively coupled plasma optical emission spectroscopy. Thick (in micrometre regime) and uniform layers of aluminium deposits were obtained from 2.75?M AlCl₃ in [Py_1,4]TfO at 100?°C. The average crystallite size of aluminium was found to be around 40 to 50?nm. However, a coarse and cubic-shaped Al deposit with crystal sizes in the micrometre regime was obtained from [EMIm]TfO. Electrodeposition of copper was investigated in [Py_1,4]TfO-containing Cu(TfO)₂ at 100?°C. The average grain size of the copper deposit obtained from the electrolysis is around 20 to 40?nm. Electrodeposition of copper–aluminium alloys was successful in the same ionic liquid at 100?°C. Thick layers of copper–aluminium alloys were obtained from the employed ionic liquid. XRD analysis of the obtained deposits from electrolysis experiments revealed that Cu₃Al alloy was formed. SEM analysis indicated that the nanocrystalline copper–aluminium deposits have an average grain size of 60 to 70?nm.     

Mn（Ⅱ）在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中的电化学行为

采用循环伏安和计时电位等电化学技术研究了Mn(Ⅱ)在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中的电还原过程和Mg-Li-Mn合金的共沉积条件.结果显示,在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中,Mn(Ⅱ),Mg(Ⅱ)和Li(Ⅰ)的还原电位分别为-1.14,-1.78和-2.19 V.Mn先析出,在钼电极表面沉积;Mg在Mn上欠电位沉积生成Mg-Mn合金;而Li在Mg-Mn合金上欠电位沉积形成Mg-Li-Mn合金.实验结果表明,Mn(Ⅱ)在熔盐中的还原电极过程受扩散控制.Mn(Ⅱ)在熔盐中的扩散系数约为10-5 cm2/s.运用XRD技术对恒电流电解制备的Mg-Li-Mn合金进行了分析,结果表明,Mg-Li-Mn合金中含有β-Li,α-Mg和Mn 3个相.     

基于聚苯乙烯磺酸的锂金属负极界面保护层的设计

将聚苯乙烯磺酸(PSS)进行锂化处理后, 涂覆在锂箔表面, 在锂金属表面构筑一层均匀的聚苯乙烯磺酸锂(PSSLi)界面保护层, 形成PSSLi@Li复合电极. 通过红外光谱(FTIR)、 电化学阻抗谱(EIS)、 电池性能分析和有限元多物理场仿真模拟等方法, 对该复合电极进行了结构和性能研究. 结果表明, PSSLi界面保护层能有效地避免电解液与锂金属的直接接触, 抑制了“死锂”和锂枝晶的生成. 聚苯乙烯磺酸锂具有整齐排布的磺酸基团, 为锂离子提供了稳定的传输通道, 能够均匀化锂离子的迁移速率, 调节锂离子在电极表面的浓度分布, 并实现均匀的锂金属沉积/剥离. 电化学实验数据表明, 将该PSSLi界面层涂覆在铜箔表面进行库仑效率测试, 循环 350次实验后仍然能够保持在99.5%以上; 利用PSSLi@Li复合电极组装形成的对称电池, 在1 mA/cm²的电流密度、 1 mA·h/cm²的面积容量下, 能够稳定循环1200 h以上; PSSLi@Li与磷酸铁锂正极材料组装的全电池, 在1C倍率下循环500次后, 仍具有115 mA·h/g的容量, 容量保持率可达81%以上; 在8C的高倍率下, 该电池的容量可达到105 mA·h/g.     

二元氯化物熔体中锂和钠离子析出电位的测定及去极化作用的研 究

本文利用I-V曲线法测定了锂和钠离子在二元混合氯化物体系(LiCl-KCl;NaCl-KCl)中的析出电位,为利用熔盐电解法制备低钠高纯铝-锂合金提供了理论依据。根据锂离子在铝阴极上产生的去极化值求出铝和锂发生合金化反应的热力学意义,提出二元合金类型与极化类型之间的经验关系。首次通过研究锂离子在铝合金电极上的去极化行为,发现某些第三合金元素的存在可以加强锂离子的去极化作用,为进一步制取低钠高纯三元铝-锂-M合金系列提供了参考。还研究了在氯化钾-氯化锂体系中,氯化锂浓度对锂离子在铝阴极上析出电位的影响,求出了氯化锂的平均活度系数。     

Co3(HCOO)6@rGO 作为锂离子电池负极材料的研究

MOFs材料作为一类新型的锂离子电池电极材料而受到广泛关注和研究. 作者通过溶液扩散法将Co₃(HCOO)₆原位负载在 rGO（还原氧化石墨烯）上制备出Co₃(HCOO)₆@rGO复合材料. 将Co₃(HCOO)₆@rGO作为锂离子电池负极材料,以500 mA·g^-1的电流密度恒电流充放电循环 100 周后,仍然保持有 926 mAh·g^-1 的比容量,亦表现出很好的倍率性能. 循环伏安和X-射线光电子能谱测试表明,Co₃(HCOO)₆@rGO材料上的Co²⁺和甲酸根在充放电过程中均发生可逆的电化学反应. 对比同样采用溶液扩散法合成的 Co₃(HCOO)₆ 的测试结果发现,rGO起到活化甲酸根的电化学反应的作用,同时也改善了Co₃(HCOO)₆的倍率性能. 将MOFs材料与rGO复合为优化 MOFs 材料的电池性能提供了一个新思路.     

电活性铁氰化镍膜电极对稀土钇的电控离子分离

通过电沉积方法分别在镀铂石英晶片和铂基底上制备了电活性铁氰化镍膜,并考察了膜电极在含钇离子溶液中的电控离子交换性能. 在0.1 mol·L^-1的硝酸钇溶液中,使用循环伏安法及石英晶体微天平技术测试考察了铁氰化镍膜对钇离子的置入释放性能及对应的质量变化,同时比较了铁氰化镍膜电极在Y(NO₃)₃和Sr(NO₃)₂溶液中的电化学性能. 在0.1 mol·L^-1 [Y(NO₃)₃ + Sr(NO₃)₂]混合溶液中,通过循环伏安法分析了薄膜对Y³⁺/Sr²⁺离子的选择性. 用扫描电子显微镜观察了铁氰化镍膜的表面形貌,并通过X射线光电子能谱仪测定了膜在氧化和还原状态下的元素组成. 结果表明,铁氰化镍膜在含Y³⁺溶液中具有良好的离子交换行为,其中氧化过程薄膜质量减少,对应着钇离子的释放;还原过程薄膜质量增加,对应钇离子的置入;在0.0 V或0.9 V调控膜电极的氧化还原状态实现对钇离子的有效分离.     

硫化物固态电解质Li10GeP2S12与锂金属间界面稳定性的改善研究

通过N-丁基-N-甲基哌啶双（氟磺酰）亚胺盐离子液体和双（氟磺酰）亚胺锂盐修饰了Li|Li₁₀GeP₂S₁₂界面，并研究了界面的改性效果.研究结果表明，在界面处原位生成一层致密的固体电解质界面膜（SEI），具有一定流变性的离子液体可渗透到Li₁₀GeP₂S₁₂晶粒内部；在0.1 mA/cm²的电流密度下，界面改性后的Li|Li₁₀GeP₂S₁₂|Li对称电池可稳定循环1500 h以上，极化电压仅为30 mV.在2.5~3.6 V电压范围内，Li|Li₁₀GeP₂S₁₂|LiFePO₄电池在0.2C倍率下充放电循环的首次放电比容量为148.1 mA·h/g，库仑效率为95.8%，经过30次循环后容量保持率为90.1%.     

Simultaneous determination of Pt and Rh by catalytic adsorptive stripping voltammetry, using hexamethylene tetramine (HMTA) as complexing agent

Characteristics of the adsorption/electro-reduction of Pt/Rh hexamethylene tetramine (HMTA) complex on static mercury drop electrode surface were studied. Cyclic voltammetry was carried out to get the insight about the mechanistic behaviour of the catalytic current obtained in the voltammetric scan of Pt/Rh HMTA complex in acidic solution. Adsorptive stripping voltammetry using HMTA as the complexing agent was found to be highly sensitive method for the determination of Pt/Rh. Voltammetric measurements were carried out using hanging mercury drop electrode (HMDE) as the working electrode, a glassy carbon rod as the counter and an Ag/AgCl/KCl_saturated as the reference electrode. Various electrochemical parameters like deposition potential, deposition time, concentration of the ligand, supporting electrolyte etc. were optimized. The detection limit of Pt and Rh was found to be 4.38 pML⁻¹ and 2.80 pML⁻¹, respectively for the deposition time of 30 s. Simultaneous determination of Pt(II) and Rh(III) in water samples was possible. The method was found to be free from the commonly occurring interfering ions such as Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III), Cr(VI), Fe(III), Fe(II), Ni(II) and Co(II). Spike recovery tests for both Pt and Rh in tap water and sea water samples were also carried out. The method has been verified by analyzing certified reference material (WMG-1).