电化学还原预处理对BiVO_4薄膜电极光电化学氧化水性能的提高

在酸性水溶液中(pH=2.0),采用电化学还原(ER)方法对BiVO4薄膜电极进行预处理,并探讨了其对薄膜电极光电化学氧化水性能的影响.结果表明,这种预处理可显著提高电极的光电化学氧化水的性能,且具有良好的光电化学稳定性.利用扫描电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱、电化学阻抗谱及Mott-Schottky等方法对ER处理前后的电极进行了表征.结果表明,ER预处理使电极粗糙度增大,表面积增大约1.4倍;电极材料的晶型无明显变化,但V—O对称伸缩振动略有红移;表面Bi,V和O结合能变小,Bi3+部分被还原,Bi/V原子比增大;ER处理导致电极平带电位负移,光生载流子在薄膜电极/溶液界面转移速率加快,表面复合速率降低.这些变化和表面积增加是BiVO4电极光电化学性能提高的主要原因.     

Preparation and Characterization of Nanostructured Ni-TiN Composite Films

在悬浮有TiN纳米颗粒的镍镀液中,采用直流电镀方法制备了Ni-TiN纳米复合镀层. 采用原子力显微镜、X射线衍射仪和透射电镜等手段对镀层结构、表面形貌、耐蚀性能、硬度和热稳定性等进行了研究,并且与传统镍镀层的相应性能进行了比较. 结果表明,复合镀层在耐腐蚀性、硬度和热稳定性等方面都比传统镍镀层有了显著提高;由于电流密度对阴极析氢和镍晶粒的成核/生长速率的影响,Ni-TiN纳米复合镀层的硬度随着电镀电流密度的增加而轻微减小.     

锈层下碳钢和耐候钢的微区和宏观腐蚀电化学行为

采用扫描电化学显微镜(SECM), 辅以极化曲线和电化学阻抗谱(EIS), 并结合SEM和XRD研究了耐候钢和碳钢在干湿交替环境下的腐蚀行为, 包括微区阳极溶解过程和阴极还原行为、 宏观腐蚀过程和微观结构及组成等. SECM测试结果表明, 锈层下碳钢和耐候钢的腐蚀过程都受阳极控制, 锈层的存在促进氧的还原. 宏观和微区电化学测试结果均表明, 在实验周期内, 初期形成的锈层降低了Fe阳极溶解速率, 从而提高碳钢和耐候钢的耐蚀性能, 后期形成的锈层由于其组成和结构特征的变化, 2种钢的腐蚀速率增加; 同时耐候钢的腐蚀速率较碳钢大, 且氧还原也较碳钢强, 有利于锈层的形成, 从而有利于长期的防护, 但是耐候钢的锈层在短期内并没有很好的保护性. 锈层不够致密, 呈疏松多孔状, 其组成主要有晶态的γ-FeOOH, Fe₃O₄和γ-Fe₂O₃等, 相同的干湿循环条件制备的耐候钢锈层较碳钢厚.     

覆有微弧氧化涂层的AZ91D镁合金在氯化钠溶液中的极化行为

由于结构和成分的影响,覆有微弧氧化涂层的AZ91D镁合金的极化曲线有多种不同的表现形式.事实上,覆有微弧氧化涂层的AZ91D镁合金在NaCl溶液中的极化曲线行为不仅与涂层的主要组成和微观结构有关,也与极化曲线测试条件,如氯离子浓度、溶液pH值、阴极极化程度和样品的暴露面积有关,由于微弧氧化涂层的不稳定性,这些因素通过改变氧化涂层的组成和微观结构,继而影响极化曲线的形状.本文用傅里叶变换显微红外成像和对应的光学照片研究了氧化涂层的成分和结构的变化.结合物理表征,我们提出一个模型,用以阐明微弧氧化涂层组成和结构在NaCl溶液中的变化.对于浸泡在NaCl溶液中的AZ91D微弧氧化涂层,阳极溶解和阴极还原反应的速控步骤分别是传质过程和电荷转移过程.所以从极化曲线上拟合出来的腐蚀电流密度不能准确反映腐蚀速率,而且误差也难以避免.     

干湿循环下混凝土中钢筋腐蚀的电化学检测

应用电化学噪声技术,结合电化学阻抗谱研究了干湿循环条件下3种不同pH值的3.5%NaCl溶液中混凝土钢筋的腐蚀过程.结果表明,钢筋的腐蚀分为3个阶段:钝化膜的溶解期、腐蚀活化期和腐蚀产物的累积期.在pH1的溶液中经过30个干湿循环后主要以均匀腐蚀为主,而对pH3和pH7溶液,则主要以点蚀为主,散粒噪声分析证实了混凝土中钢筋在强酸性溶液中更容易发生腐蚀.电化学阻抗谱分析也进一步说明了混凝土中钢筋的腐蚀经历了3个阶段:第1阶段Nyquist谱图中出现两个时间常数,高频区为混凝土层的容抗性质,低频区为钢筋与混凝土界面的电荷转移电阻;第2阶段,中频区增加一个时间常数,这与腐蚀产物的累积有关;第3阶段,随着腐蚀产物向混凝土中的扩散,中频区容抗弧有所减小,特别是pH1体系,中频弧几乎消失.SEM形貌表征观察到随着溶液酸度的增加钢筋表面的锈层明显增多.     

SECM基本原理及其在金属腐蚀中的应用

扫描电化学显微镜（SECM）是一种具有较高空间分辨率的化学显微镜,在成像和动力学研究已经广泛应用. 本文简要介绍SECM基本原理,综述2009年以来SECM在腐蚀方面的应用,包括扫描成像和异相转移电子化学活性的研究,并简要介绍了作者课题组在SECM方面的研究工作,展望SECM在腐蚀研究的应用.     

F-和Fe3+掺杂对Ti基PbO2阳极性能的影响

采用热分解-电镀法制备了Ti基PbO2,阳极(Ti/PbO2),F-掺杂PbO2阳极(Ti/F-PbO2),Fe3+掺杂PbO2阳极(TiP/Fe-PbO2)和F-,Fe3+共掺杂PbO2,阳极(Ti/F-Fe-PbO2).采用XRD和EDX测试对电极进行了表征,应用加速电解寿命测试和电催化降解4-氯苯酚(4-CP)污水,考察了F-掺杂,Fe3+掺杂和F-,Fe3+共掺杂对PbO2阳极稳定性及电催化活性的影响.结果表明,Ti/F-PbO2和Ti/FePbO2阳极有相近的电催化降解活性,但与Fe3+掺杂相比,F-掺杂大大提高了PbO2阳极的加速电解寿命.对Ti/F-Fe-PbO2阳极,Fe3+掺杂改善了其导电性能.同时F-掺杂提高了阳极的稳定性能,使其有较长的电解寿命.与Ti/PbO2,Ti/F-PbO2和Ti/Fe-PbO2阳极相比,Ti/F-Fe-PbO2阳极的电催化降解活性显著提高,这不仅与其导电性能的改善有关,更与F-掺杂和Fe3+掺杂对4-CP降解的表面协同作用有关.