新型Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极上苯胺电化学氧化反应

苯胺是一种重要的化工原料,广泛应用于印染、制药、造纸、橡胶等领域.随着化工行业的迅速发展,苯胺的需求量越来越大.然而,苯胺毒性高,大量使用势必造成水体中苯胺浓度的升高,给人类健康及生态环境造成危害.因此,急需一种高效、洁净、经济的方法处理含苯胺废水.电化学氧化法比较新颖,相比传统废水处理方法,它具有高效、简单、清洁等优点,因此被应用于很多废水处理当中,但过多的能耗限制了其进一步广泛应用.阳极作为电化学氧化技术的核心部件,直接影响到电化学氧化反应性能.因此开发出一种高效、经济的阳极材料很有必要.此外,对苯胺降解条件的优化也同样重要.关于苯胺电化学氧化,已有的研究包括Pt电极、PbO2电极和石墨电极等阳极材料.比较而言, Ti/Sb-SnO2电极具有制备工艺简单,析氧过电位较高,材料廉价和电催化性能较强等优点.然而,它的稳定性仍有待提高.因此本文制备了一种高稳定性的Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极,并用于处理苯胺废水.较为系统地研究了电流密度、苯胺初始浓度、pH、NaCl投加量及反应器类型对苯胺电催化氧化性能的影响,同时采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学测试对该电极进行了表征,并应用紫外-可见光谱、化学需氧量、电流效率及能耗对不同参数进行评定和优化. SEM及XRD结果表明, Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极涂层覆盖比较完全、紧实,未出现裂缝的发生,因而有利于提高电极稳定性.循环伏安测试结果表明,此电极具备较高的析氧过电位(2.0 V vs Ag/AgCl)及电化学孔隙度(76.31%),因此有利于电极催化性能的提高.苯胺电化学氧化实验结果发现,该反应符合准一级动力学模型,且高电流密度、酸性环境、适当NaCl投加量(0.2 wt%)更有利于苯胺的降解.另外, Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极在三维反应器中对苯胺的处理效果要远远好于在二维反应器中.可以看出, Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极具有较好的处理苯胺性能,可为苯胺废水处理的应用提供了一定的理论指导.     

电催化二氧化碳还原的铜基催化剂设计与反应机理研究进展

利用电催化技术和阴极区的还原反应将CO₂转化为高能化学品是解决温室效应和实现人工碳循环的有效途径。与其它金属催化剂相比,Cu基催化剂因其能生成多碳产物而备受关注,但其缺点是对产物的选择性差。因此,近年来,研究者致力于探究Cu基催化剂在反应过程中的C-C偶联机制及影响因素,并对Cu基催化剂进行针对性的结构设计和实验合成。本文总结了Cu基电极上电催化CO₂还原反应(CO₂RR)的基本原理,分析了影响电催化CO₂RR的关键因素(电催化反应器、pH值、压力和温度、CO₂的流速与浓度),综述了针对Cu基催化剂改性的相关策略(合金化、纳米结构改性、杂原子掺杂、亲/疏水性、单原子催化剂)的研究进展,最后,展望了电催化CO₂RR的Cu基催化剂领域的机遇与挑战,以期为今后开展相关研究提供有益参考。     

新型水溶性大π共轭高分子——聚吡咯｛2,5-[双(对二甲氨基苯甲烯)]｝的合成

该研究合成了一种新型水溶性大π共轭高分子———聚吡咯 ｛２ ,５ ［ 二（ 对二甲氨基苯甲烯）］｝（ＰＰＤＭＡＢ） ,它能溶于强酸的水溶液,在１ｍｏｌ／Ｌ 的盐酸中溶解度为０－５ ～１－０ｇ／１００ｍＬ．通过ＥＡ、ＸＰＳ、ＦＴ ＩＲ、ＵＶ Ｖｉｓ ＮＩＲ、Ｉｎ ｓｉｔｕ ＵＶ Ｖｉｓ ＮＩＲ 对ＰＰＤＭＡＢ进行了结构表征．通过质子化、碘掺杂、浓硫酸（９８ ％ ） 掺杂等处理,ＰＰＤＭＡＢ的电导率提高２～４ 个数量级（δ＝ １０ － ７ ～１０－ ５Ｓ／ｃｍ） ．在质子化、去质子化的过程中ＰＰＤＭＡＢ发生了可逆的颜色变化,本征态（ 综色） 质子态（ 墨兰色） ．     

电化学阴极制氢耦合阳极废水污染物降解的研究进展

电解水制氢是一种绿色制氢技术，但其能源效率受到阳极析氧反应(OER)动力学的限制。针对这一问题，系统总结和论述了一种将电化学制氢与治污耦合来降低能耗的系统，该系统的优势是以阳极氧化污染物取代OER反应，在降低电解水制氢能耗的同时实现污染物的处理，达到制氢与治污的有机结合。论述了制氢和治污耦合系统中的电解槽设计对耦合反应的关键作用，设计合理的电解槽有利于获得更高的制氢和治污效率；开发性能稳定的电极材料是实现高效制氢与治污耦合的另一关键方面，镍基、钴基、铜基材料及它们的复合材料都被作为电极材料用于电催化制氢和治污耦合系统，以提高系统的稳定性和制氢及有机污染物降解的效率；醇类、酚类、醛类、尿素、肼、胺等有机物及液氨和含硫化合物等都被用于与制氢结合构成制氢和治污的耦合体系，这些物质的加入可以提高系统的电子利用率、防止O₂/H₂混合，不仅可以实现绿色产氢，还能够在制氢的同时降解污染物甚至生成更高附加值的化学品。对有机物去除耦合电解水制氢系统的影响因素、反应机理和存在问题等进行了深入分析，以期为电解水制氢与治污耦合系统的研究和应用提供一定的理论依据，并对...     

凝胶推进剂及其流变特性研究进展

凝胶推进剂的流变特性，是限制凝胶推进剂的加注、雾化、混合和燃烧效率的关键因素之一。综述了以含能粉末、高分子胶凝剂、无机SiO₂颗粒以及新型小分子胶凝剂（LMWG）为胶凝剂对液体推进剂中燃料、氧化剂和添加剂组分的凝胶化进展。采用含能粉末能够制备凝胶推进剂，有利于获得可触变性能、点火和燃烧效率，但是粉末材料使用量较大，容易沉降，长期储存稳定性较差。聚合物类胶凝剂由于分子结构稳定，可制备稳定性高的凝胶推进剂，且自身可燃，但是黏度较大，不利于加注、点火和燃烧效率，与金属类胶凝剂联合使用流变特性能可有所改善；SiO₂具有优异的凝胶能力，对于各类组分具有广泛适应能力，但是触变性和燃烧特性表现均不理想。新型LMWG以非共价键作用力驱动自组装构建凝胶网络，有利于以较低的添加量实现推进剂凝胶化提高弹性模量；网络的物理特性有利于降低推进剂的屈服点并加强触变特性；较小的分子结构有利于降低液化后推进剂黏度，有利于加注和雾化；此外LMWG多含能可燃，对推进剂的热值损耗较小。因此，LMWG可对推进剂进行精细的流变特性调控，但是由于物理结构较弱，针对小分子凝胶推进剂的稳定...     

富勒烯C~6~0与二茂铁酮亚胺电荷转移相互作用的研究

C~6~0与三种二茂铁酮亚胺η^5-C~5H~5Fe[C~5H~4C(CH~3)=N-C~6H~4R-p]-η^5(1a R=H,1bR=CH~3,1c R=OCH~3)在甲苯和室温下可发生电荷转移相互作用形成三种电荷转移配合物η^5-C~5H~5Fe[C~5H~4C(CH~3)=N-C~6H~4R-p]-η^5/C~6~0 (2a R=H,2b R=CH~3,2c R=OCH~3)。通过紫外光谱证实了它们的存在,并用Benesi-Hildebrand方程求出了2a、2b和2c的电荷转移平衡常数分别为0.769、0.928和2.353mol^-^1·dm^3。鉴于它们远大于普通有机胺与C~6~0形成的电荷转移配合物的平衡常数,因此可认为在2a～2c中存在着由二茂铁核及亚胺基向C~6~0的双重电荷转移相互作用。     

界面聚合法合成聚吡咯甲烷微球及其影响因素研究

采用吡咯和对二甲氨基苯甲醛通过酸催化静态界面聚合的方法得到了聚[吡咯-2,5-二(对二甲氨基苯甲烷)]微球。通过扫描电镜分析．研究了酸催化剂种类、浓度和反应温度对成球的影响。红外光谱分析表明得到的聚合物具有类似开环卟啉的结构。     

阴极电流密度对电化学除垢技术生成水垢的影响

针对不同阴极电流密度下生成的水垢样品,通过扫描电镜及X射线衍射技术分析了样品表面形貌与晶型组成.结果显示:加电过程会极大地改变水垢的形貌及晶型,使其由不加电时100％方解石水垢转变为以文石占主要成分的混合水垢;在15 A/m2及20 A/m2低电流密度下生成的水垢中文石的质量分数分别为90.23％及82.65％,远超过50 A/m2高电流密度情况(69.37％),且形貌上也有所改变,表明阴极电流密度不仅会影响水垢的宏观处理效果,也会影响微观形貌及结构组成.该结果可为电化学除垢技术研究提供参考.     

Cu掺杂TiO2及其纳米管的制备、表征与光催化性能

通过溶胶-凝胶法和水热法制备了Cu掺杂TiO₂纳米粉末及其纳米管,并通过XRD、TEM、FE-SEM、EDS、UV-Vis/DRS等手段分析了样品的结构。发现以Cu掺杂TiO₂纳米粉末为水热反应原料制备的纳米管中不含Cu,对其原因进行了分析讨论并通过Zn掺杂TiO₂纳米粉末证实：以金属掺杂TiO₂纳米粉末为原料,通过水热法制备TiO₂纳米管中不含有相应金属离子,这是由于金属离子在强碱水热条件下形成金属配离子,使金属离子溶解于水中而不能形成金属掺杂TiO₂纳米管。对所得样品进行了光催化性能测试,发现：Cu掺杂TiO₂粉末的光催化产氢效率为0.75 μmol·(g·h)^-1,高于由其本身及P25通过水热法制备的TiO₂纳米管(分别为：0.42 μmol·(g·h)^-1,0.25 μmol·(g·h)^-1)的光催化产氢效率。     

电喷法合成TiO2纳米纤维与微米球及其光催化制氢性能

采用电喷法合成了TiO2纳米纤维与微米球.通过X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射光谱和比表面积与孔径分析,对TiO2纳米纤维与微米球进行了结构表征.详细研究了影响TiO2纳米纤维与微米球成型的各种因素.结果表明,电喷所用的聚合物溶液的黏度是TiO2纳米纤维与微米球成型的关键因素.光催化分解水制氢测试表明,与TiO2纳米颗粒相比,TiO2纳米纤维与微米球的光催化分解水产氢活性分别提高了80%和60%.