PANI-SnP复合膜电极在镍镉废水中电控离子交换性能

采用滴涂法在铂基底制备了电活性聚苯胺-磷酸锡(PANI-SnP)复合膜电极,考察了该电极在Ni²⁺、Cd²⁺溶液的电控离子交换性能. 用傅立叶变换红外光谱和扫描电镜分析观察复合膜的组成及表面形貌;在0.1 mol·L^-1 Ni(NO₃)₂、Cd(NO₃)₂溶液,通过循环伏安法比较了PANI膜、SnP膜及PANI-SnP复合膜电极的电化学性能,并结合电化学石英晶体微天平技术重点考察了PANI-SnP复合膜的离子交换机制;同时,通过循环伏安法调控复合膜电极的氧化还原电位,结合X射线能谱和X射线光电子能谱分别测定了其氧化和还原状态的元素组成. 结果表明,PANI-SnP复合膜电极在Ni²⁺、Cd²⁺溶液均有良好的氧化还原电活性和可逆离子交换性能,其Cd²⁺离子选择性优于Ni²⁺离子,通过电控离子交换可使Cd²⁺离子从镍镉废水高效分离.     

单极脉冲一步合成聚苯胺/铁氰化镍杂化膜及其过氧化氢电催化还原活性

采用单极脉冲法在铂基体表面一步合成聚苯胺/铁氰化镍 (PANI/NiHCF) 有机-无机杂化膜,并分析了杂化膜高电势静电吸引沉积机理. 高电压聚合杂化膜避免了Fe(CN)₆^3-的还原,并形成单一“不可溶”结构NiHCF. 用扫描电镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）和傅立叶变换红外（FT-IR）光谱研究了杂化膜表面形貌及组成,并考察了不同单极脉冲电压制得杂化膜的电化学性能. 结果表明,单极脉冲电压1.0 V制得的PANI/NiHCF杂化膜有最佳的电活性和良好的稳定性. 使用计时电流法考察了杂化膜电极的过氧化氢（H₂O₂）的电催化还原活性,在0.5 mol·L^-1 KCl + 0.5 mol·L^-1 HCl电解液中,PANI/NiHCF杂化膜电极过氧化氢催化还原电流与其浓度（4.0×10^-4 ~ 1.6×10^-2 mol·L^-1）呈良好的线性关系,相关性系数R = 0.9991,检出限为6.09×10-5 mol·L-1,灵敏度为1075 mA·(mol·L-1)-1·cm-2.     

酸性溶液中Fe2+ /Fe3+相互转换对电极还原行为的影响

采用线性扫描伏安法和循环伏安法研究了含有Cl^-、SO₄^2-的酸性溶液中Fe²⁺/Fe³⁺相互转换对电极反应和Fe³⁺还原过程的影响. 结果表明: [Fe]_T=1 mol·L-1条件下,溶液中Fe³⁺/Fe²⁺的还原析出过程经过两个阶段：(1) E=0.35 V左右Fe³⁺还原成Fe²⁺过程; (2) E=-0.3 V之后H+的还原同时Fe²⁺离子与OH^-相结合生产Fe(OH)₂; Fe³⁺/Fe²⁺的相互转化主要影响Fe³⁺的第一还原阶段的还原峰电流和峰电位. |ipa/ipc|值随c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )增大而增大,且扫描速度慢时影响大,扫描速度快时影响小; 0.50 mol·L^-1 Fe²⁺+0.50 mol·L^-1 Fe³⁺时,随扫描速率的变化|ipa/ipc|值变化最小(|i_pa/i_pc|≈1.20). 同时,c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )也影响平衡电位,平衡电位随c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )增大而正移,电位从E₁=0.501 V升至E₅=0.565 V.     

Au/Fe3O4/壳聚糖纳米复合物NO2-传感电极

以壳聚糖为保护膜、玻碳为基底,用纳米Au和Fe₃O₄磁性纳米粒子构建了新型亚硝酸盐（NO₂^-）传感电极. 实验表明,该传感电极对NO₂^-有良好的电催化氧化活性,NO₂^-浓度(5.0×10^-6 ~ 2.0×10^-3 mol·L^-1)与氧化峰电流之间呈良好的线性关系（R = 0.9996）,检出限7.1×10^-7 mol·L^-1, 其灵敏度高、选择性好、重现性好.     

Au/L-Met/GC电极的H2O2电催化氧化

在无额外的添加剂和保护剂的情况下,以柠檬酸钠还原氯金酸制得链状金纳米粒子,使用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察样品. 层层自组装技术可将金纳米粒子自组装,并分别以L-甲硫氨酸（L-Methionine,L-Met）、硫脲（Thiourea,TU）、丙烯基硫脲（Allyl thiourea,ATU）和聚乙烯吡咯烷酮（Polyvinylpyrrolidone,PVP）交联剂自组装于玻碳基底,即得金纳米粒子修饰电极. 以[Fe(CN)₆]^3-/4-氧化还原电对为探针,考察该修饰电极的电化学性质. Au/L-Met/GC电极有最佳电化学性能,循环伏安曲线和计时电流曲线测试表明,Au/L-Met/GC电极的H₂O₂电催化氧化有较高的灵敏度,线性范围2×10^-7 ~ 3×10^-3 mol·L^-1,检出限6.67×10^-8 mol·L^-1.     

稀土离子与硫氰酸根及硝酸根的络合作用

在25℃下,以2MNaClO₄维持水相的离子强度恒定,用离子交换法测定了除Ce和Pm以外的镧系元素及钇与CNS^-和NO₃^-的络合作用。用北京大学6912计算机处理了实验数据。结果表明:(1)RE³⁺与CNS^-的络合作用不大,当[CNS^-]≤1.5M时,主要以RECNS²⁺,RE(CNS)₂⁺及RE(CNS)₃三种络合物形式存在;镧系元素与CNS^-的络合度Y₍₁₎随原子序数Z的增大,总的趋向是增大,钇的Y₍₁₎值为最小。(2)RE²⁺与NO₂⁺的络合作用较弱,当[NO₂⁺]≤1.5M时,主要的络合物是RENO₃²⁺;各镧系元素与NO₃^-的Y₍₁₎随Z的增大,总的趋向是减小,钇的Y₍₁₎值最小。(3)在本实验中,稀土络合离子在树脂上的吸附量是可以忽略不计的。     

基于碳纳米管的高灵敏度免标记电化学核酸适体传感电极

以电活性钌化合物[Ru(NH₃)₆]³⁺为信号传感源,借助碳纳米管构建了高灵敏检测腺苷免标记电化学传感电极（BSA/Apt/CNTs/GC）. BSA/Apt/CNTs/GC电极在最佳实验条件下检测腺苷线性范围为5.0×10^-11 ~ 1.0×10^-7 mol·L^-1,检测下限为2.7×10^-11 mol·L^-1. 该传感电极有较高的灵敏度、良好的选择性、重现性和稳定性. 与传统标记型适体传感电极相比,其制作简便,也许还适用于其他小分子和蛋白质的检测,有一定的普适性.     

三丁基氧化膦-离子液体体系萃取UO2(NO3)2的机理和选择性

研究了三辛基氧化膦(TOPO)和三丁基氧化膦(TBPO)在离子液体(ILs) 1-烷基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐(C_nmimNTf₂, n=2, 4, 6, 8)中萃取分离UO₂(NO₃)₂. TOPO-C₂mimNTf₂和TOPO-C₄mimNTf₂体系萃取UO₂(NO₃)₂时会出现三相, 而TBPO萃取UO₂(NO₃)₂的萃合物可以很好地溶解在所有离子液体中. 论文也考察了萃取过程中的萃取剂浓度效应、酸效应、盐效应. 水相加入HNO₃会降低萃取效率. 盐效应证明了萃取是一种阳离子交换机理. 水相中加入NO₃^-能够提高U的萃取, 这说明NO₃^-参与萃取. 选择性研究表明: 除了在高酸度下对Zr 的显著萃取, TBPO-C₄mimNTf₂萃取体系在低酸度下对U呈现较好的选择性; 去除U后, 在低酸度下该体系对三价Nd 仍保持较好的选择性. 通过定量比较离子液体中NO₃^-进入量, 电喷雾质谱(ESI-MS)和紫外光谱表征确定了TBPO-C_nmimNTf₂中萃取机理的差异性. 萃取中存在两种萃合物, 即UO₂(TBPO)₃(NO₃)⁺和UO₂(TBPO)₃²⁺, 其中UO₂(TBPO)₃(NO₃)⁺的比例从C₂mimNTf₂体系到C₈mimNTf₂体系逐渐增加.     

无机盐溶液源溶胶-凝胶法制备锶铋钽铁电陶瓷薄膜过程研究

采用可溶性无机盐Sr(NO₃)₂,Bi(NO₃)₃及HTaF6为原料,以柠檬酸、乙二醇及乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂,利用溶胶-凝胶旋转涂覆工艺,分别在Al₂O₃和Pt/Ti/SiO₂/Si的衬底上制备了SrBi₂Ta₂O₉(SBT)铁电陶瓷薄膜.采用SEM,XRD及FTIR等微观分析手段,对制备的SBT溶胶与薄膜过程机理进行了实验研究.结果表明,由无机盐溶液原料络合合成SBT溶胶是此方法制膜的关键,其中络合剂的种类、用量和pH值的控制等是重要的影响因素.制备了相组成均一、薄膜表面致密、均匀、无开裂、晶粒尺寸为150nm的多晶膜,获得了剩余极化(2P_r)与矫顽电场强度(2E_c)分别为9.6μC/cm²与76kV/cm铁电性能较好的薄膜材料.     

电化学方法制备石墨烯-铁氰化镍复合物及对抗坏血酸的电催化氧化研究

采用电化学还原方法制备了铁氰化镍-石墨烯复合薄膜电极,扫描电子显微镜(SEM)表征电还原石墨烯和铁氰化镍-石墨烯复合材料的表面形貌。采用循环伏安和计时电流技术研究了该修饰电极对抗坏血酸(AA)的电催化氧化性能,据此建立了一种测定AA的电化学分析新方法。由于石墨烯和铁氰化镍纳米颗粒之间的协同效应,使得该复合修饰电极对抗坏血酸具有优异的电催化活性。在0.1 mol/L pH 7.00的PBS溶液中,抗坏血酸的催化氧化电流与其浓度在1.0×10-4~7.0×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为3.1×10-5mol/L(S/N)。     

Sr(NO_3)_2·DCH18C6配合物晶体结构与辐射稳定性

二环己基-18-冠-6(DCH18C6)可以有效地从高放废液中分离90Sr,对于减小放射性废物的危害和实现高放废物的减容有重要意义.由于在实际应用中DCH18C6处于射线照射下,其结构可能会被破坏并引起络合能力的变化,因此有必要对该配合物的辐射稳定性进行研究.本文合成了Sr(NO3)2?DCH18C6配合物晶体,并通过单晶X射线衍射(XRD)与扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)等方法进行了表征,确定Sr2+与周围氧原子的配位数为10,Sr―O平均键长约为0.268 nm/0.266 nm(XRD/EXAFS).配位原子来自DCH18C6的六个氧原子以及两个作为双齿配体的硝酸根的四个氧原子.对该配合物晶体在空气中进行γ辐照,EXAFS结果表明吸收剂量为400 kGy时,Sr―O键长及配位数没有发生变化,配位结构没有被破坏,具有很好的耐辐照稳定性.显微红外光谱(Micro-FTIR)结果进一步证明辐照后冠醚环的部分C―H键氧化为羟基或羰基,但并不影响DCH18C6与Sr2+的配位结构.     

水系锌离子电容器

本文首次提出了一种水系锌离子电容器的新型储能体系,其中以五氧化二钒（V₂O₅）为正极,具有高比表面积的活性炭（AC）为负极,以及三氟甲基磺酸锌（Zn(TfO)₂）为电解质. X射线衍射（XRD）证明二价锌离子作为电荷载体,可以在五氧化二钒（V₂O₅）中进行可逆的嵌入与脱出. 该锌离子电容器的电位窗口可达1.4 V,具有良好的倍率特性及循环稳定性. 电流密度为1000 mA·g^-1 时,电容器的比能量密度为4.5 Wh·kg^-1,功率密度可达181 W·kg^-1. 本工作为发展新型基于多价离子电化学电容器提供了新思路和新方法.     

Keggin 型磷钨酸盐修饰碳糊电极传感多巴胺的研究

多金属氧酸盐作为一类阴离子簇合物,由于其结构的多样性和尺寸大小的可调变性,在电化学、催化和药学等领域引起了人们的广泛关注.本文制备了多酸Co(C₁₅N₆H₁₂)₂[PW₁₂O₃₈]·5H₂O（Co[PW₁₂O₃₈]）修饰碳糊电极并通过电化学阻抗谱、循环伏安法以及差分脉冲伏安法对多巴胺的传感性能进行了研究.对其制备条件和检测条件分别进行了优化.在优化条件下,制备的传感器对多巴胺具有良好的选择性和灵敏度的检测能力.多巴胺的线性响应范围为8.0x10^-6 mol·L^-1至3x10^-5 mol·L^-1,灵敏度为0.039 μA·(μmol·L^-1)^-1,检出限（S/N=3）为5.4 x10^-6 mol·L^-1. 制备的多酸修饰碳糊电极用于检测多巴胺表现出良好的稳定性和重现性,并且对抗坏血酸、尿酸等常见的干扰物质,具有良好的抗干扰性. 多酸修饰的碳糊电极制备过程简单方便,成本低,传感性能良好,对应用于电化学传感器检测多巴胺具备潜在的应用前景.      

电解液对水系可充电池MnO2正极电化学性能的影响

研究了水系电解液中Li⁺、Zn²⁺和Mn²⁺阳离子对具有不同晶型结构和形貌的MnO₂正极电化学性能的影响,探讨其储能机理。结果表明,在不含Mn(II)离子的水溶液中,MnO₂电极所表现的电化学性能趋同,容量低,衰减快。含有Zn²⁺离子的水溶液中,MnO₂电极因二价锌离子的嵌入-脱出,容量明显提升,但衰减严重。当溶液中同时含有Zn²⁺、Mn²⁺离子时,基于Mn²⁺和Zn²⁺离子之间的协同作用和Mn²⁺离子氧化/还原反应过程的作用,有效抑制MnO₂颗粒的聚集和结构塌陷,削弱碱式硫酸锌杂质不利的影响,保持了锌离子在MnO₂电极中嵌入-脱出的高容量特性(200 mAh·g^-1,电流密度：100 mA·g^-1),及良好的循环稳定性。     

氢氧化钠水溶液体系中金属铬的电化学氧化过程

铬铁电氧化溶出技术是一种全新的制备铬酸钠的方法,具有反应条件温和、过程可控、工艺环保等优点,然而金属铬在NaOH水溶液中的电化学氧化过程尚不明确. 本文采用循环伏安法（CV）和阳极极化法（LSV）对金属铬在NaOH水溶液中的电化学氧化过程进行研究. 使用EDS、SEM、XRD和XPS对电解前后的金属铬表征,判断中间物的产生,使用紫外可见分光光度计验证电解液中生成了铬酸钠. 结果表明,金属铬和中间产物Cr(OH)₃可能依次发生电化学氧化直接生成Na₂CrO₄,阳极极化为金属铬的活化. 随着NaOH溶液浓度的增加,Cr(OH)₃和Na₂CrO₄的生成量在增加,金属铬电化学氧化制备铬酸钠的适宜条件为碱浓度≥ 2 mol·L^-1,阳极电势≥ 1.6 V（vs. SCE）.