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.     

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.     

β-PbO2/TiO2纳米管电极的制备及其电催化降解苯酚

采用阳极氧化法和脉冲电沉积制备出β-PbO2改性TiO2纳米管(β-PbO2/TiO2-NTs)电极,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对制备的β-PbO2/TiO2-NTs电极的表面形貌和结构进行了表征。结果表明,该方法成功地将β-PbO2纳米颗粒分散在TiO2纳米管中,通过电催化降解苯酚评价了β-PbO2/TiO2-NTs电极的电催化活性,实验结果表明,在TiO2-NTs中电沉积β-PbO2提高了电极的电催化活性,对苯酚的降解达到83%。     

PbO2/Sb-SnO2/TiO2纳米管阵列电极电化学氧化降解罗丹明B

罗丹明B(RhB)在印染废水中广泛存在,具有难降解和易积累等特点,严重威胁生态系统和人类健康,因此寻找一种高效、清洁、经济的处理方法引起人们的广泛关注.电化学氧化法因其操作简单、环境友好等特点而广泛应用于难处理废水或有毒废水的降解,但过多的能源消耗限制了其进一步应用.在电化学氧化过程中,电极材料的选择是影响电催化性能的重要因素之一,目前的电极材料主要有硼掺杂金刚石电极、IrO_2电极、Ru O_2电极和PbO_2电极等.在这些电极材料中,PbO_2电极因价格低廉、导电性良好、化学稳定性好及析氧电位高等优点而成为具有潜力的电极材料之一.近年来,为了提高PbO_2电极的电催化活性和稳定性,研究者对其进行了一系列掺杂改性,如Cu, Bi, Ce, Fe和F等金属或非金属掺杂,以及与TiO_2, SnO_2, ZrO_2, Co3O4和TiN等其他化合物复合等.相比于传统的PbO_2电极基底Ti, TiO_2纳米管阵列具有高度有序、垂直取向、表面积大及亲水性良好等优势,这些特性可使其成为一个更好的载体,关于其做基底负载电催化活性层的研究引起了人们的广泛关注.本文以TiO_2纳米管阵列作为基体,通过微波法沉积Sb-SnO_2中间层,电沉积法沉积PbO_2b表层(含α-PbO_2内层和β-PbO_2外层),制得一种复合DSA阳极材料,并将其用于处理Rh B废水.通过扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学测试等手段对该复合电极进行了表征,系统探讨了RhB初始浓度、电流密度、pH值、温度和氯离子浓度等因素对电化学氧化降解过程的影响,并对电极稳定性及Rh B降解机理进行了深入研究.SEM和XRD结果表明, PbO_2/Sb-SnO_2/TiO_2纳米管阵列电极表面涂层覆盖紧密,电化学测试结果表明该电极寿命达815h.RhB电化学氧化实验结果发现, RhB降解过程遵循准一级动力学模型,且高的电流密度、中性环境、低温和氯离子的添加均有利于其降解,但电流密度过高以及人工降温均会造成能耗过大,而氯离子的加入会带来潜在的二次污染,故在实际应用中需根据实际情况进行调节.此外,通过系统研究不同参数的影响,发现该复合电极对外界环境具有较强的适应性及催化能力,而降解机理的提出有利于我们更好地研究降解过程中变化.综上可知,该复合电极较强的稳定性及催化活性使其在电化学氧化降解废水中具有较大潜在应用前景.     

纳米CeO_2颗粒改性钛基二氧化铅复合电极材料的析氧电催化活性研究

为了提高锌电积用惰性阳极材料钛基二氧化铅在电解锌液中的析氧电催化活性,采用阳极氧化法制备了掺杂纳米CeO_2颗粒改性的钛基二氧化铅复合阳极材料。通过扫描电子显微镜和能谱仪表征电极形貌及元素组成,利用X-射线衍射仪对镀层物相进行分析。利用循环伏安曲线(CV)和交流阻抗(EIS)研究纳米CeO_2添加量对复合阳极材料在电解锌液中的表面粗糙度的影响,并辅以扫描电镜表征了电极材料电催化活性提高的本质原因。结果表明:CeO_2与β-PbO_2-WC复合电沉积能增强析氧电催化活性,当CeO_2含量为16g·L~(-1)时,电极具有最高的表面粗糙度,表面活性点数目最多。由此证实稀土Ce起到孔引发剂的作用,使涂层的有效活性表面积增大,提高电极析氧催化活性。     

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/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%。     

阳极电沉积Ti/MnO2电极及其苯酚降解的电催化性能

应用阳极电沉积法制备钛基二氧化锰(Ti/MnO2)电极. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱（EDS）表征电极结构形貌. 用V~logi及苯酚降解实验优化电极制备工艺参数：在电流密度4 mA•cm-2、Mn2+离子浓度0.5 mol•L-1及温度70 ℃条件下阳极电沉积Ti/MnO2电极. 以苯酚为目标有机物,评价该电极电催化氧化性能,降解7h降解效率达49.6%.     

NanoTiO2-聚苯胺复合膜电极电化学降解2,4,6-三硝基苯酚

利用溶胶-凝胶法和电化学聚合制得Ti/nanoTiO2-聚苯胺(PAn)复合膜电极,用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及循环伏安法对电极的结构、表面形貌和电催化性能进行了表征。SEM测试表明,Ti/nanoTiO2-PAn电极上聚合的苯胺呈短纤维形貌,短纤维的直径较为均匀,为150 nm左右。以此电极进行电化学降解2,4,6-三硝基苯酚,在25℃,电解时间为180 min,电极间距离为2 cm,废水pH值在7～8之间,浓度为50 mg/L的2,4,6-三硝基苯酚模拟废水中COD,降解效率可达到41.2%。     

咪唑四氟硼酸盐离子液体中磷钼酸掺杂聚吡咯薄膜修饰电极的制备及其电催化活性

以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)离子液体作为介质,利用电化学方法在铂电极表面制备了磷钼酸掺杂聚吡咯薄膜;采用扫描电子显微镜观察了所制备的薄膜的形貌,利用热重分析评价了其热稳定性,利用循环伏安法测定了其电化学活性和对甲醇的电催化氧化活性.结果表明,与传统的硫酸溶液相比,以BMI-MBF4离子液体作为反应介质制备的修饰电极的表面形貌更均匀,电化学活性和对甲醇的电催化氧化活性更强.     

二维多层PtRu/PtNd纳米薄膜的结构效应及电催化氧化活性

采用离子束多靶溅射技术控制膜层结构制备出二维多层PtRu/PtNd纳米合金薄膜作为微型直接甲醇燃料电池(DMFCs)阳极催化电极材料. 应用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、掠入射X射线衍射(GIXD)研究了薄膜表面的化学状态、形貌以及薄膜表层、次表层和体相的结构,并用CO-stripping伏安法、循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)、计时电流法(CA)等电化学方法测试薄膜催化剂的电化学活性比表面积及其对甲醇的电催化氧化. 结果表明, 多次交替沉积制备的PtRu/PtNd薄膜, 由于溅射产生的Pt+、Ru+和Pt+、Nd+之间的相互作用, 使薄膜表面的化学状态和膜层结构发生变化, 其衍射谱峰呈现异常宽化, Pt与Nd之间产生电子转移, 证实了PtRu/PtNd纳米合金薄膜是一种具有特殊膜层结构和电子结构的二维多层PtRu/PtNd纳米合金薄膜, 电化学活性比表面积高达115.00m2 ·g-1, 在酸性溶液中电催化氧化甲醇的活性显著提高.     

Ti/α-PbO2/β-PbO2电极电化学降解2-氯酚

采用电化学沉积法在Ti基底上制备了复合电极Ti/α-PbO2/β-PbO2,扫描电镜结果表明电极呈现由β-PbO2小晶体组成的菜花状微观形貌.所制电极在电化学降解环境污染物2-氯酚时表现出较高的电催化效率、较好的电极稳定性和较长的电极寿命.用正交实验优化了电化学降解2-氯酚的实验条件.在最优的实验条件(2-氯酚初始浓度50 mg/L,电解质0.1 mol/L Na2SO4,温度35oC,阳极电流密度20 mA/cm2)下电化学降解180 min后,2-氯酚的去除率达100%.动力学结果表明, Ti/α-PbO2/β-PbO2电极上2-氯酚的电化学氧化符合准一级动力学过程.     

聚乙二醇对二氧化铅电沉积机理的影响

为研究有机添加剂聚乙二醇(PEG)对电沉积PbO_2的影响,在含有PEG的硝酸盐体系中,制备了Ti/PbO_2电极材料。利用XRD,SEM,研究了PbO_2电极材料的物相组成及镀层形貌;利用循环伏安法和计时电流法,结合Scharifker-Hill(SH)三维成核模型,研究了PEG对PbO_2电沉积行为及电结晶动力学过程的影响。结果表明:制备的镀层为β-PbO_2,PEG可改变晶面择优生长取向,但不改变晶型;PbO_2晶粒的长大遵循"广义电化学综合生长机理",PEG可细化PbO_2晶粒,消除镀层缺陷;PEG不仅提高了PbO_2在基体上的沉积量,而且加强了PbO_2自身的催化效果,促进其进一步沉积;PEG的加入提高了Pb~(2+)的扩散系数,有利于Pb~(2+)向电极界面的扩散;PEG使PbO_2电结晶由连续成核转变为瞬时成核,同时,也使二氧化铅形核速率加快,但其成核量却显著减少。     

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%。     

纳米SnO2/TiO2电极的制备及其电催化降解间-硝基苯酚

用电化学方法在乙二醇溶液中制备锡、钛醇盐配合物Sn0.75Ti(OCH2CH2OH)(7-x),将电解液水解、干燥后在400℃煅烧2 h,得到纳米级SnO2/TiO2粉体。通过红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)对电解产物进行测试,纳米SnO2/TiO2粉体通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。实验表明,在有机体系电解得到的纳米SnO2/TiO2粉体颗粒分散较理想,粒径在100～200 nm。再通过溶胶-凝胶法在钛丝表面得到纳米SnO2/TiO2电极,采用循环伏安法研究电极在酸性溶液和间-硝基苯酚溶液中的氧化还原行为和电催化活性。结果表明,纳米TiO2掺杂SnO2电极的氧化峰电流达到143×10-3A/cm2,氧化还原峰电位差明显减小,催化降解间-硝基苯酚的COD去除率达到86.1%,具有较高的电催化活性。     

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北大核心CSCD

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-Mn O2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10 mmol·L-1、电流密度为0.25 m A·cm-2、停留时间为15 min时,COD去除率可达95.1%.     

氮掺杂石墨烯/多酚氧化酶修饰电极检测苯酚

制备了基于氮掺杂石墨烯的多酚氧化酶修饰电极,并将其应用于苯酚的检测。首先利用改进的Hummers方法制备氧化石墨,然后以聚苯胺为氮源,采用水热还原法制备了氮掺杂石墨烯材料,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜对制备得到的氮掺杂石墨烯进行微观结构表征。将制备得到的氮掺杂石墨烯与多酚氧化酶复合,利用戊二醛交联的方法制备酶修饰电极,采用循环伏安法、差示脉冲伏安法等电化学方法研究了该酶修饰电极的电化学性能及最优运行条件,结果表明在pH值为6.5时酶修饰电极性能最优;该酶修饰电极对苯酚的检出限为1.21×10~(-6)mol·L~(-1)(S/N=3),线性检测范围为2×10~(-5)～7.7×10~(-4)mol·L~(-1)。同时,该酶修饰电极具有很好的抗干扰性能,可用于水中苯酚含量的检测。     

改性Ti/SnO2-Sb电极降解硝基苯废水

采用热分解法制备了Ti/SnO2-Sb电极,并通过掺杂Cu,Ni,La,Ce,Nd,Zn和Bi等金属对该电极进行改性.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等方法表征了电极的形貌及晶型;通过加速电极寿命测试和电催化降解硝基苯模拟废水实验,研究了金属掺杂对Ti/SnO2-Sb电极稳定性及电催化活性的影响.根据硝基苯降解的动力学方程分析不同金属掺杂对电极降解速率的影响;通过质谱对硝基苯的降解机理进行了初步探讨;采用水杨酸捕集羟基自由基的液相色谱法测定OH.的浓度.实验结果表明,与空白Ti/SnO2-Sb电极相比,金属掺杂改善了电极的表面形貌和SnO2衍射峰的强度,提高了Ti/SnO2-Sb阳极的电解寿命.对硝基苯模拟废水的电解实验结果表明,掺杂电极的电催化降解能力显著提高,硝基苯的降解符合准一级反应动力学方程.质谱分析结果表明,硝基苯在阴极被还原成苯胺并被氧化降解成其它有机物的过程发生迅速.羟基自由基浓度测定结果表明,自由基浓度越高,硝基苯降解速率越快,反应60 min时,空白Ti/SnO2-Sb电极的OH·浓度只有掺Cu金属电极的1/5.     

硼、氮掺杂的二硫化钼用于氧还原电催化研究

对于碱性燃料电池的阴极反应,开发具有优异催化性能的新型催化剂至关重要.本工作采用一种简单的热解方法合成了硼、氮掺杂的二硫化钼(B,N-MoS2)材料并将其应用于氧还原(ORR)电催化分析.通过循环伏安法(CV)与线性扫描伏安法(LSV)等电化学分析方法,采用旋转盘电极(RDE)与旋转环盘电极(RRDE)等技术测试了该材...     

Ti/α-PbO_2/β-PbO_2电极电化学降解2-氯酚（英文）

采用电化学沉积法在Ti基底上制备了复合电极Ti/α-PbO 2/β-PbO 2,扫描电镜结果表明电极呈现由β-PbO 2小晶体组成的菜花状微观形貌.所制电极在电化学降解环境污染物2-氯酚时表现出较高的电催化效率、较好的电极稳定性和较长的电极寿命.用正交实验优化了电化学降解2-氯酚的实验条件.在最优的实验条件(2-氯酚初始浓度50 mg/L,电解质0.1 mol/L Na2SO4,温度35 oC,阳极电流密度20 mA/cm2)下电化学降解180 min后,2-氯酚的去除率达100%.动力学结果表明,Ti/α-PbO 2/β-Pb O2电极上2-氯酚的电化学氧化符合准一级动力学过程.