微生物阳极燃料电池极性反转现象研究

本文在构建出微生物阳极燃料电池系统的基础上,研究了微生物燃料电池极性反转现象. 实验表明,由活性污泥混合菌源接种的微生物阳极在电极表面形成电化学生物膜,但平行构建的微生物阳极燃料电池系统在内阻、输出电压和放电时长等方面存在着不同程度差异. 在串联微生物燃料电池组中,放电操作会导致性能较差的微生物单电池首先出现极性反转. 电极电势测量表明,较高的放电电流使微生物阳极电势迅速正移,导致电池系统出现极性反转. 在室温范围内,温度升高可使MFC承受较高的放电电流,不易发生极化. 燃料物质缺乏时,MFC易发生极性反转,但过高的电流仍能使燃料物质充分的MFC出现极性反转. MFC极性反转会对微生物阳极性能造成影响. 极性反转时间较短(<5 min),对微生物阳极影响不大,但延长极性反转时间,会导致微生物阳极性能下降.     

复合软模板法可控制备红毛丹状AlOOH/Al2O3纳米材料

以Al(NO₃)₃为铝源,尿素为均相沉淀剂, 在聚乙二醇400(PEG4000)-DL-天冬氨酸形成的复合软模板体系中, 通过简单的常压回流方式成功合成出形貌和尺寸较为均一的红毛丹状γ-AlOOH纳米结构, 继而考察了反应物和添加剂用量对前驱体形貌和尺寸的影响, 并对γ-AlOOH纳米结构可能的形成机理进行了探讨. 实验结果表明, 所合成的红毛丹状γ-AlOOH具有球中球的核壳结构, 统计得内球直径约为400 nm, 外壳外径约为600 nm, 密集状态的壳层厚度约为15 nm, 毛刺状凸出物长度可达60 nm以上. 前驱体样品经600℃煅烧5 h后即转变为具有良好形貌继承性的γ-Al₂O₃, Brunauer-Emmett-Teller (BET) N₂-吸附实验表明其比表面积高达299.97 m²·g^-1.     

氧化铝载体对Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂上异丁烷脱氢性能的影响

采用盐酸回流法和氨水沉淀法合成了氧化铝载体,并通过络合真空浸渍法制备了不同来源氧化铝负载的Pt-Sn-K/γ-Al₂O₃催化剂。利用N₂物理吸附、CO脉冲吸附、H₂程序升温还原、NH₃程序升温脱附、热重等手段对Pt-Sn-K/γ-Al₂O₃催化剂进行了表征,以异丁烷脱氢为探针反应研究了氧化铝载体对该催化剂脱氢性能的影响。结果表明,与由盐酸回流法合成的载体制备的催化剂相比,采用氨水沉淀法合成的氧化铝载体制备的Pt-Sn-K/γ-Al₂O₃催化剂表面具有较小的Pt颗粒和较弱的酸性分布,其脱氢活性及异丁烯选择性更优。14 d的连续运行数据显示,由氨水沉淀合成的载体制备的催化剂,其抗积炭能力更强,反应后催化剂的积炭石墨化程度更低,因而具有更好的稳定性;在该催化剂上,异丁烷初始转化率为56.67%,14 d后仍能达到34.71%,异丁烯初始选择性为80%,7 d后维持在94%左右。     

磁铅石型复合氧化物LaNi_xCo_(1-x)Al_(11)O_(19+δ)催化剂上CH_4和CO_2重整反应的研究

考察了磁铅石型复合氧化物LaNi_(0.5)M_(0.5)Al_(11)O_(19 + δ) (M = Co, Fe, Mn, Cu)和LaNi_xCo_(1-x)Al_(11)O_(19+δ)催化剂在CH_4与CO_2重整制合成 气反应中的催化活性，并应用XRD，TPR，UV-DRS技术着重表征LaNi_xCo_(1-x)Al_ (11)O_(19+δ)催化剂的结构和性能。研究结果表明该系列催化剂具有相同的晶体 结构和相似的还原稳定性。对不同过渡金属取代的催化剂来说，以LaNi_(0.5)Co_ (0.5)Al_(11)O_(19+δ)催化剂具有最好的反应活性。而对于LaNi_xCo_(1-x)Al_ (11)O_(19+δ)系列催化剂，当x ≤ 0.375时，随x值的增大，催化活性明显提高， 但在0.375 ≤ x ≤ 1.0范围内，催化活性几乎保持不变。由此得到结论，对于此 反应来说，控制Ni量在0.375 ≤ x ≤ 0.50范围内比较合适。     

取向碳纳米管/硅纳米线复合阵列的制备

在阳极氧化铝模板(AAO)的取向微孔内, 利用化学气相沉积(CVD) 技术首先制备了两端开口高度取向的碳纳米管阵列, 再在碳纳米管中间的孔洞内沉积硅纳米线, 成功制备了碳纳米管/硅纳米线(CNTs/SiNWs)核鞘复合阵列结构. 用SEM, TEM, XRD等仪器分析了CNTs/SiNWs核鞘复合阵列和沉积在碳纳米管孔洞内的硅纳米线的生长特性和晶体结构, 利用I-V关系和Fowler-Nordheim方程研究了其场发射(FE)特性, 用荧光光谱分析仪分析了复合阵列的荧光(PL)特性. 证明了模板法制备的CNTs/SiNWs核鞘复合阵列结构可用来制作具有金属/半导体(M/S)特性的纳米PN结, 该复合阵列结构也使SiNWs包覆在CNTs惰性鞘内, 可防止SiNWs在空气中的进一步氧化. 制备出的CNTs/SiNWs核鞘复合阵列结构生长方向高度有序, 直径和长度易于控制, 极少产生其他制备方法中出现的纳米结构弯曲和相互缠绕现象.     

Cu－Zn／γ－Al2O3催化剂的制备及其在选择加氢反应中的催化性能

 通过浸渍法制备了不同Cu／Zn比的γ－Al2O3和改性γ－Al2O3负载的Cu－Zn催化剂，并用XRD，XPS和SEM等手段对催化剂进行了表征．XRD表征结果表明，还原活化前催化剂中的Cu和Zn分别以CuO和ZnO的形式存在；还原活化后Cu以单质的形式存在；催化剂失活后，单质Cu又转变成CuO．XPS和SEM分析结果表明，催化剂中金属的价态及颗粒的形貌在反应前后发生了变化．所制备的催化剂在糠醛加氢制糠醇反应中表现出较高的选择性．用Co改性的γ－Al2O3负载的Cu－Zn催化剂不仅具有较高的催化活性和选择性，而且还呈现出较长的寿命．催化剂中的Cu晶相是催化活性中心；催化剂中的Cu晶相转变成CuO和烧结是催化剂失活 的主要原因．     

Al2O3／WO3／ZrO2固体强酸催化剂对正丁烷异构化的催化性能

 通过沉淀、回流、浸渍和焙烧等步骤制备了Al2O3／WO3／ZrO2固体强酸催化剂．采用XRD，N2吸附，UV－Vis光谱，NH3－TPD和H2－TPR等技术测定了Al2O3对WO3／ZrO2催化剂的结构、表面酸性、氧化还原性及正丁烷异构化反应性能的影响．结果表明，在WO3／ZrO2中引入适量的Al2O3对其表面酸强度及酸量无显著影响，但可使催化剂中的ZrO2组分以稳定的四方相形式存在，并能有效地抑制催化剂中WO3的聚集长大，从而提高催化剂的稳定性和正丁烷异构化的转化率和选择性．添加铂于Al2O3／WO3／ZrO2中可进一步提高其催化性能．还考察了催化剂的焙烧温度、Al含量、反应温度和反应气氛对正丁烷异构化反应的影响．     

电化学聚合吡咯/噻吩导电共聚物纳米纤维阵列及其表征

导电聚合物因其具有良好的空气稳定性、电化学成膜性和导电性等特点,在二次电池、电色显示及固体电容器等方面都有诱人的应用前景.近年来人们研究导电聚合物的纳米结构时发现,由于超分子效应,纳米纤维中聚合物链会以平行于纤维轴向为优先取向,这种优先取向使导电聚合物纳米纤维的电导率比块材有极大提高.     

一种新型铅钐锡正极板栅合金

目前,铅钙锡合金已广泛用作阀控式铅酸蓄电池(VRLAB)的板栅材料.由于钙的存在,使铅钙锡合金阳极氧化时易形成高阻抗的阳极腐蚀层,并出现晶间腐蚀,电池循环充放电能力仍不理想.为克服铅钙锡合金作为正极板栅材料的不利因素.     

利用钐掺杂氧化铈提高燃料电池阳极活性

用浸渍法制备并采用交流阻抗、极化等技术考察了不同组成的Ni-Sm3＋掺杂的CeO2(SDC) 复合镍阳极的电化学性能及相应电池的功率输出性能.结果表明，SDC掺入镍阳极后,阳极极化过电位及电池的欧姆电阻显著减小.其中阳极过电位的减小与SDC掺入镍电极引起的三相界扩展有关，但SDC的掺入同时引起了电极反应活化能的增加,造成低温下Ni-SDC的极化过电位大于纯Ni电极.高温下,Ni-SDC阳极的阻抗谱由两个半圆组成，其中高频半圆随着SDC掺入量的增加而减小,而低频环与SDC的掺入量基本无关.低温下只观察到一个高频环.高频环可能对应三相界反应,而低频环可能对应氢的解离吸附及扩散.75％（w）Ni-25％（w）SDC/La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3(LSGM)/Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)在所研究的电池中具有最大功率输出密度，其值在1073、973、873 K下分别达到1.1、0.43、0.14 W•cm－2.