La_(1-x)Sr_xCoO_3气体扩散电极在碱性条件下的氧还原电催化性能

用涂覆加压成型方法制备了具有钙钛矿结构的 La1 - x Srx Co O3多孔气体扩散电极 ,测定了它们的稳态阴极极化曲线和循环伏安图谱。通过对多孔铂电极与 La1 - x Srx Co O3多孔气体扩散电极的相关曲线的对照分析 ,得出了L a1 - x Srx Co O3在碱性条件下 ,具有比铂更好的氧还原催化活性的结论。并计算出 L a1 - x Srx Co O3多孔电极的表观交换电流密度 i0 =7.6 8× 1 0 - 4 A/cm2 ,比同样条件下的铂电极的 i0 高 3～ 4个数量级。     

新型气体扩散电极体系高效产H2O2的研究

以自制新型石墨/聚四氟乙烯(PTFE)气体扩散电极在无隔膜体系中进行双氧水发生工艺的优化研究, 主要探讨了不同石墨和PTFE质量比、阴极电位、pH值和氧气流速对H2O2产率的影响. 结果表明, 以石墨和PTFE质量比为2:1的气体扩散电极为阴极, 在pH=3, Na2SO4浓度为0.1 mol•L−1, 氧气流速为0.4 L•min−1, 阴极电位为−0.55 V (vs SCE)时, 2 h后H2O2可以达到60 mg•L−1. 该新型体系有较高的H2O2产率和电流效率(可达60%以上), 且pH值适用范围较广, 可望应用于水中污染物的处理.     

活性炭表面性质对氧气扩散电极电催化性能的影响

 分别采用硝酸和空气氧化处理制得具有不同表面性质的粉末活性炭,并以此为催化层材料制成炭基氧气扩散电极,测定了不同电极的极化曲线和电化学阻抗谱. N2物理吸附和He程序升温脱附(He-TPD)研究表明,硝酸处理对活性炭孔结构的影响较小,但可使其表面含氧基团明显增加; 而空气氧化处理则会导致活性炭的中孔面积和孔容显著增大,但对表面含氧基团的影响较小. 极化曲线和电化学阻抗谱研究发现,当活性炭的孔结构相近时,电极的催化性能随着表面含氧基团的增多而急剧下降; 当活性炭表面含氧基团的量相近时,中孔孔容增大将导致电极催化性能的恶化. 与活性炭表面含氧基团相比,孔结构对氧气扩散电极的电化学性能具有更显著的影响.     

防水型碳化钨气体扩散电极的研究

碳化钨(WC)以高硬度、高耐磨性的特性历来深受治金学家重视,常用它制造刀具、量具和模具,近二十余年才将其作为催化剂加以研究.这些年来,人们已发现WC催化剂具有较强的耐酸性、良好的导电性和电催化活性,且不受任何浓度的一氧化碳和几个PPM的硫化氢中毒,在加氢和脱氢方面,某些性质很类似于铂,故颇受人们关注. 本工作采用与常规不同的制备方法,制成高活性碳化钨粉末催化剂,曾先后对WC粉末在不同气氛中的热稳定性、几种溶液中的电化学稳定性及其阳极氧化机理进行了研究,并将WC粉末用作电催化剂制成半防水型氢电极,以碳为氯电极材料,单电池电极面积0.1m~2,由10个单电池按复极式串联成20D余瓦的氢-氯燃料电池组,在工厂中连续运行三个月,WC氢电极性能保持稳定。在此基础上,为进一步提高WC氢电极活性,提出了防水型WC气体扩散电极的研究.本文主要报导碳化钨粉末制备中物相组成、比表面及其电极制备条件对电极活性的影响,以及该电极的主要性能。     

纳米碳管作为氧扩散电极催化层第二相碳载体的电极特性

A novel gas diffusion electrode using binary carbon supports (carbon nanotubes and active carbon) as the catalyst layer was prepared. The electrochemical properties for oxygen reduction reaction (ORR) in alkaline electrolyte were investigated by polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy. The results show that the binary-support electrode exhibits higher electrocatalytic activity than the single-support electrode, and the best performance is obtained when the mass ratio of carbon nanotubes and activated carbon is 50 ∶50. The results from their electrode kinetic parameters indicate that the introduction of carbon nanotubes as a secondary support provides high accessible surface area, good electronic conductivity and fast ORR kinetics. The electrocatalytic activity of binary-support electrodes is obviously improved by the deposition of Pt nanoparticles on carbon nanotubes, even at very low Pt loading (45.7 μg/cm2). In addition, the EIS analysis results show that the process of ORR may be controlled by diffusion of oxygen in the thin film for binary-support electrodes with or without Pt catalyst.     

炭基氧电极开路电位的研究

本文研究了以不同炭材料为载体的氧电极开路电位。用旋转电极测得氧还原表观交换电流;量气法测得金属氧化物催化剂分解H_2O_2速度常数,流动气相色谱法测得炭载体的BET表面积。实验结果表明,一定的炭载体比表面,团粒结构小的催化剂分解H_2O_2速度常数大,催化剂与载体混合均匀,所得氧电极的开路电位越正。     

气体电极反应动力学的薄膜旋转圆盘电极方法研究

薄膜旋转圆盘电极方法是一种常用的评价气体物质在纳米电催化剂上的反应活性的方法,但是在数据分析过程中经常忽视了气体反应物在催化剂层中到活性位点的传质可能对估算的反应动力学参数的影响.本文以氧电极反应为例,使用薄膜旋转圆盘电极研究了不同担载量Pt/C电极的氧还原活性.实验结果表明,根据Koutecky-Levich方程求算相同电位下的"表观动力学电流密度"(对Pt活性面积归一化的mA/cm2Pt)或比质量电流(mA/μg Pt)随Pt担载量的减小而增大,说明在估算动力学电流时不能忽略O2在催化剂层中的扩散传质,而气体在催化剂层中的传质与催化剂层的结构、厚度、纳米催化剂的分散度等密切相关.建议在使用薄膜旋转圆盘电极方法来研究纳米催化剂气体电极反应活性时,首先系统考察担载量、分散度与催化剂层厚的影响,然后根据不同担载量催化剂归一化后的动力学电流密度(或比质量电流)-电势曲线是否重合来验证得到的是否是真实的动力学电流,从而得到更为准确的评价结果.     

Nafion膜电极对氧的催化还原的研究(I)──CoTSPc和CoTMAP的循环伏安对比

制备了两组Nafion膜电极(膜中分别分布有带正、负电荷的过渡金属大环配离子),并用循环伏安法研究比较了这两组电极对氧催化还原性能,探讨了配离子和Nafion膜之间的静电作用对电极催化性能影响的规律,同时对其它因素的影响及电荷在Nafion膜中传递的机理也进行了讨论。     

锡气体扩散电极上电化学还原二氧化碳制甲酸性能的稳定性

研究了Sn气体扩散电极(SGDE)上电化学还原CO₂制甲酸(ERCF)性能的稳定性。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDX)和活性表面积测试等技术手段 分别表征SGDE在电化学还原CO₂制甲酸过程前后的物相结构、表面形貌、元素组成和活性表面积。 采用生成甲酸的法拉第效率(f_HCOOH)评价SGDE上电化学还原CO₂制甲酸的性能。 结果显示,f_HCOOH随电解时间的延长急剧地降低,电解时间12 h的f_HCOOH((36.6±1.6)%)比电解时间0.5 h时的f_HCOOH((78.5±0.1)%)降低了53%。 SGDE在12 h电还原反应后,表面沉积了微量Fe,而且Sn含量(质量分数)减少了66%,活性表面积降低了41%。 进一步的研究发现,沉积的微量Fe对电化学还原CO₂制甲酸过程基本没有影响,Sn含量和活性表面积的降低可能是SGDE上电化学还原CO₂制甲酸性能降低的主要原因。     

AuCl4-H2O2化学发光体系研究

本文发现, AuCl4^-在KOH和H2O2存在下会产生弱化学发光信号; 在此基础上建立了AuCl4^-H2O2-KOH-CTMAB体系测定金的新的简单的化学发光分析法; 方法的检测限为5.5ppbAn; 线性范围为10-800pph; 测定100ppb金溶液的相对标准偏差为6.5%; 并初步探讨了AuCl4^-化学发光的可能过程及表面活性剂的影响作用。     

锌电极在氢氧化钾溶液中阳极惰化时的表面相变的研究

本文试图进一步从动力学方面证明恒电位下的锌电极在KOH溶液中阳极惰化时,阳极溶解电流随时间而缓慢下降是由于“表面相变”所引起。用恒电位法测取了锌电极在不同浓度的KOH溶液中电流对时间的曲线。实验结果与推导的动力学方程式相符,表明在恒电位惰化条件下,锌电极表面上最初形成的[Zn(OH)_2]_(ad)在OH~-参预下徐缓地转变为较不易溶的[ZnO]_(ad),因而导致阳极溶解电流的下降。这一表面相变过程可表示如下:     

氢原子在金属锂表面台阶附近吸附和表面扩散行为的ab initio研究

取Li7H和Li9H两个原子簇模拟氢原子与含台阶的金属锂表面的相互作用, 以小基组用ab initip方法计算了体系的吸附和表面扩散势能面(或势能曲线)。结果表明: (1)对Li7H体系, 台阶面附近沿垂直边棱方向存在三种不同的桥位吸附位, 最稳定的吸附位在上台面接近台阶边棱处, 台阶面显著地改变了表面扩散活化能, 台阶边棱处有一个较高的势垒。于是, 迁移原子将会在台阶边棱处受到反射, 并可被捕获于台阶面上及其附近。由势能面确定了最低能量表面扩散途径。(2)对Li9H体系, 在Li7H原子簇基础上增加次表面层两个锂原子后, 表面扩散活化能略有减小, 氢原子在上台面的桥位吸附更趋稳定, 各吸附位相对稳定性及势垒内何位置几无改变, 这些结果显示了台阶面对氢原子的化学吸附和表面扩散发生扰动, 台阶边棱对表面扩散起着重要作用。     

注入镍离子提高钛阴极催化活性的研究

本文研究了注入镍离子的钛电极在5%NaCl-0.01mol·dm^-^3HCl溶液中H^+的阴极还原反应。采用电化学方法及AES, XPS, TEM等对电极的电化学性质、表面元素分布、化学价态及形貌等进行了分析, 发现该类电极对H^+的还原反应具有比纯Ti高得多的催化活性。     

The influence of Pt-activation on the corrosion of carbon in gas diffusion electrodes—A dems study

Investigations of the dependence on the potential of the anodic oxidation of carbon electrodes using differential electrochemical mass spectroscopy (DEMS) show that pure carbon is oxidized only at potentials higher than 0.9 V (RHE) (with CO₂ and, to a lesser extent, CO being the main products), and that Pt activation catalyzes the oxidation of a CO_surf surface layer to CO₂ at potentials between 0.6 and 0.8 mV (RHE), with the CO_surf being formed on the carbon at E>0.3 V (RHE).It is assumed that the Pt-induced carbon corrosion occurs in the neighbourhood of the Pt-sites, thus damaging the Pt to carbon contact. Surface segregation of Pt-clusters and a loss of catalytic activity is the result.     

非水溶液盐效应的气液色谱研究: C~1~-~4醇-盐(NaI、NaSCN、NaClO~4)-碳酸丙烯酯体系

本文利用气液色谱法测定了333.15K时, C~1~-~4醇在碳酸丙烯酯-盐(NaI、NaSCN、NaClO~4)固定液中的无限稀释活度系数γ^∞~1。观察到: 1. 各溶质的Inγ^∞~1和固定液中盐的摩尔分数间具有较好的线性关系, 且发生盐溶效应。2. 在各个盐浓度的溶液中, 醇同系物的Inγ^∞~1和醇分子碳数间存在着线性关系, 并对实验现象从理论上进行了分析和讨论。