稀土Ce掺杂纳米晶Mn-Mo-Ce氧化物阳极及其选择电催化性能

采用阳极电沉积技术制备纳米晶Mn-Mo-Ce氧化物阳极,利用SEM,EDS,XRD,HRTEM,电化学等检测技术及析氧效率测试方法研究氧化物阳极的纳米结构和选择电催化性能,探讨析氧抑氯选择电催化的机理。结果表明:少量Ce掺杂获得了具有网孔状纳米结构的Mn-Mo-Ce氧化物阳极,该阳极在海水中具有99.51%析氧效率的高效选择电催化性能。由于γ-MnO2结构特性优先吸附OH-,抑制Cl-吸附,OH-在Mn4+/Mn3+变价电催化作用下完成析氧,实现选择电催化过程;Ce掺杂增加反应活性,促进吸附与放电过程;活性(100)晶面的晶面间距增大促进OH-的流动和新生O2的逸出,从纳米形貌效应上实现高效析氧抑氯选择电催化性能。     

制备温度对改性二氧化铅电极材料析氧电催化性能的影响研究

通过直流阳极氧化复合电沉积法制备一种新型锌电积用β-PbO_2-MnO_2-WC-CeO_2节能催化阳极材料,采用循环伏安法(CV)和交流阻抗(EIS)研究制备温度对阳极材料析氧电催化活性的影响。循环伏安测试结果表明,温度为65℃时制备的阳极材料具有较小的阳极峰电位(Ep=1.705V)和较大的阳极伏安电荷(q*=3.367×10~(-2)C),析氧电催化活性点最多,具有较好的电催化活性。交流阻抗测试结果进一步证实65℃时制备的阳极材料在电解锌溶液中具有更小的容抗弧,表明该电极材料在工业电解锌溶液中发生析氧反应需要克服的能垒小,电极反应速率较快,电催化活性较高。     

电解海水防污用钌系金属氧化物阳极的研制

为了提高电解海水防污用钌系金属氧化物阳极的析氯电流效率、强化电解寿命、耐正反电流交替电解性能及抗Mn2+污染性能,采用热分解法制备了不同配比的RuO2-IrO2-SnO2和PtO2-RuO2-IrO2-SnO2氧化物涂层阳极,通过对2种阳极的形貌、强化电解寿命、耐正反电流交替电解性能、析氯电流效率及耐Mn2+污染性能的对比,研究了Pt组元对阳极性能的影响.结果表明:RuO2-IrO2-SnO2氧化物阳极具有较高的初始析氯电流效率和较长的强化电解寿命,表现出优良的抗Mn2污染性能;通过添加适量Pt组元制备的PtO2-RuO2-IrO2-SnO2氧化物阳极除具备上述优点外,还具有优异的耐正反电流交替电解性能.     

不同电沉积方法对Ti/Pb-WC-PANI复合电极催化活性及强化寿命的影响

为了筛选出更优的复合电极制备工艺,采用不同电沉积方法制备了Ti/Pb-WC-PANI复合电极。通过阳极极化曲线、扫描电镜、能谱和XRD分别对脉冲Ti/Pb-WC-PANI复合电极、直流Ti/Pb-WC-PANI复合电极及Ti/Pb电极的析氧特性、镀层形貌、成分和物相进行了分析;同时,对各电极进行了强化寿命测试,比较了不同电沉积方法对Ti/Pb-WC-PANI复合电极催化活性及强化寿命的影响。结果表明:脉冲Ti/Pb-WC-PANI复合电极具有良好的催化活性和强化寿命,具有作为阳极材料应用的价值。     

溶胶-凝胶法制备Ru15Ir15SnxTi70-x/Ti氧化物涂层阳极及其性能研究

应用溶胶-凝胶法制备了Ru15Ir15SnxTi70-x/Ti氧化物涂层阳极。强化寿命实验、SEM、电子探针、XRD、极化曲线、电流效率和循环伏安等实验表明,制备的电极涂层元素分布均匀,加入Sn元素后电极的析氯和析氧电位都有所提高,继续保持了较大的氧氯电位差和较高电流效率,在Sn含量为20%,60%和70%时,电极的寿命显著提高,Sn含量为20%的电极在淡海水中仍保持了较高的电流效率,是一种可以应用于淡海水中的电极。     

Sb掺杂钛基SnO2电极的制备、表征及其电催化性能研究

采用电沉积 热氧化法制备了含有中间层的Sb掺杂钛基SnO2 电催化电极(Ti/SnO2),采用SEM、EDX以及 XRD 等检测方法对所制备电极的表面形貌、元素组成及结构进行分析,并以苯酚为目标有机物,研究所制备电极对有机污染物的电催化降解能力。研究结果表明所制备 Ti/SnO2 电极可在较短时间内将苯酚彻底降解,其较大的真实表面积以及电极中间层的存在是所制备电极性能提高的重要原因。阳极极化曲线扫描(LSV)的分析结果表明所制备的 Ti/SnO2电极具有较高的阳极析氧电位,有利于有机物的阳极氧化降解。     

不锈钢基PbO2-WC-CeO2复合镀的机理及镀层性能

不锈钢基PbO2-WC-CeO2复合电极克服了传统钛基二氧化铅(DSA)电极基体易钝化、寿命短和成本高等缺点,以往对其电化学性能研究不多。采用复合电沉积方式在不锈钢基体上制备了PbO2-WC-CeO2复合电极,通过循环伏安曲线(CV)考察了复合电极的电沉积过程;通过X射线衍射(XRD)、能谱分析仪考察了复合电极的元素组成;通过扫描电镜(SEM)考察了复合电极的表面形貌变化;通过Tafel曲线、析氧曲线考察了电极掺杂前后的电化学性能变化。结果表明:WC和CeO2固体颗粒的加入使得PbO2电沉积过程发生了择优生长和晶粒细化,电极耐腐蚀性能提高,催化活性和节能性能变佳。     

Ru-Ti-Ir-Sn氧化物涂层阳极的研究

采用热分解法制备了不同组分的Ru Ti Ir Sn氧化物涂层阳极 ,从涂层的电化学性能测试和物理性能分析得出 :添加Ir、Sn氧化物 ,虽然提高了电极的耐氧腐蚀 ,但降低了电极的析氯催化活性 ,阳极涂层表面形貌疏松 ,涂层中含有较多的TiO2 (A)相和α Ti相 ,是导致阳极析氯电位升高的主要原因     

稀土La掺杂SnSb复合涂层Ti基电极的制备及催化性能

稀土掺杂对电极的导电性、分解温度、析氧电位和电催化活性有较大影响。以SnCl4.5H2O,Sb2O3和La(NO3)3.6H2O为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂SnSb复合涂层Ti基电极。借助SEM,XRD和EDX等检测手段对所制备电极的表面形貌、晶体结构及元素组成进行表征和分析,考察了制备电极的析氧电位及模拟苯酚废水降解效果,优化出的最优掺杂量为Sn∶Sb∶La=100.0∶10.0∶2.5(摩尔比),最佳热处理温度为550℃;用该电极处理模拟苯酚废水150min,COD去除率达到94.8%。结果表明:适量的La掺杂可提高SnO2晶粒的形核与长大速率之比,使SnSb复合电极表面晶粒细化,比表面积增大,有利于电极催化性能的改善,可为研制出适合于苯酚处理的高效阳极材料提供参考。     

碳化钨对复合惰性阳极材料电化学性能的影响

为寻找一种适合锌电积用Pb-Ag合金阳极的替代材料,在铝合金基体表面采用脉冲电沉积从镀液中制备了Al/Pb/α-PbO2-WC复合惰性阳极材料,研究了制备镀液中WC添加量对复合惰性阳极材料在锌电积模拟溶液中电化学性能的影响,测试了阳极极化曲线、塔菲尔极化曲线和循环伏安曲线.结果表明:复合惰性阳极材料在锌电积模拟溶液中的析氧过电位随制备镀液中WC颗粒添加量的增加先降低后升高,WC颗粒的质量浓度控制在30 g/L时,制备的复合惰性阳极材料析氧电催化活性最好;测试电流密度为500 A/m2时,Al/Pb/α-PbO2-WC复合惰性阳极材料的析氧过电位比Al/Pb/α-PbO2降低67 mV,比Pb-1.0%Ag合金降低126 mV;复合惰性阳极材料在锌电积模拟溶液中的腐蚀电位较高,腐蚀电流密度较低,耐腐蚀性较好.     

电流密度对制备PbO2-CeO2-ZrO2复合阳极材料的影响

为了制备新型三价铬镀铬阳极材料,采用复合电沉积的方法制备了PbO2-CeO2-ZrO2惰性阳极材料。通过Tafel曲线、析氧极化曲线和循环伏安曲线的测量,并结合扫描电镜和镀层元素含量分析,考察了不同电流密度条件下制备的复合阳极材料的耐蚀性、催化活性和表面形貌。结果表明:施镀电流密度对阳极材料表面形貌及性能影响很大,当电流密度为20mA/cm2时,阳极材料表面均匀、平整、致密,耐腐蚀性好,有最好的催化活性。     

Mn2+对Al/Pb-Ag-Co阳极在锌电积中电催化性能和耐蚀性能的影响

为提高阳极材料的耐蚀性和电催化活性,以铝为基体,在其表面复合电沉积Pb-Ag-Co合金镀层制备Al/Pb-Ag-Co复合阳极。进一步分析了电积锌体系中不同浓度Mn2+对Pb-Ag-Co复合阳极的电化学性能、外观形貌、物相构成的影响,并确定了最佳Mn2+添加量。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、线性扫描伏安(LSV)曲线、循环伏安(CV)曲线及Tafel曲线进行了表征。结果表明:Mn2+掺杂阳极镀层表面形成一层晶粒细小、致密的PbO2-MnO2层,有利于改善阳极的耐腐蚀性能和电催化活性;当Mn2+的浓度为4 g/L时,复合阳极材料具有较低的腐蚀速率和析氧电位。     

醋酸锰体系中钛材电沉积MnO2阳极的析氧催化性能

目前,对钛材在醋酸锰[Mn(CH3COO)2]电解液中电沉积MnO2层作析氧催化材料的研究还不充分.通过X射线衍射确定了MnO2沉积层的晶型,用扫描电镜观察了其表面形貌;以循环伏安、极化曲线和电化学阻抗等方法测试了钛材MnO2沉积层电极的电化学性能,探讨了MnO2沉积层电极的结构、形貌与电催化性能的关系.结果表明:醋酸锰电解液中MnO2电沉积速度较快,用其制备的阳极析氧电催化性能较好.     

不锈钢/β-PbO2-CNT复合镀层电极的制备及其性能

为了获得一种锌电解用新型阳极材料,在不锈钢上先电化学沉积α-PbO2为中间层,再在镀液中掺杂碳纳米管(CNT)制备了β-PbO2-CNT复合镀层。通过扫描电镜、X射线衍射仪及电化学方法研究了复合镀层的形貌、成分及不同CNT含量的复合镀层在Zn2+-H2SO4体系下的电化学性能。结果表明:CNT掺杂细化了β-PbO2-CNT复合镀层的晶粒,复合镀层表面有正八面体的β-PbO2颗粒、CNT以及因CNT而生成的小八面体β-PbO2晶粒,掺杂CNT提高了复合镀层电极的电催化性能,但对其耐蚀性的提高不多;镀液中CNT的含量为20 g/L时,制备的复合镀层电极的电催化性能和耐蚀性能较好,与Pb-Ag(1%)合金电极相比,以复合镀层电极作锌电解阳极时槽电压下降了160 mV,电流效率有所提高。     

RuO_2-SnO_2阳极电催化活性及氧化电解水制备

氧化电解水是一种高效、环保的杀菌剂,在医疗卫生、食品安全和农业生产方面有着广泛的应用。但目前氧化电解水制备过程中,缺少对关键电极材料的研究,没有建立电极材料与杀菌活性因子(HClO)之间的关系。采用热分解法制备RuO2-SnO2氧化物合金电极。通过XRD表征可以看出其晶型为典型的金红石型结构,进一步通过循环伏安(CV)表征证明其表面为典型的RuO2电化学特征,没有SnO2电化学特征。在此基础上,利用线性伏安(LSV)技术分别考察了RuO2-SnO2的析氯极化曲线和析氧极化曲线,研究表明电流密度为70 mA/cm2时,RuO2-SnO2电极的析氯析氧电势差为368mV,而RuO2为278mV,提高了析氯反应选择性。在此基础上,对RuO2-SnO2电极在实际制备氧化电解水过程中的电解效率,有效氯含量、次氯酸含量及强化实验寿命进行了考察。结果表明,RuO2-SnO2电极比RuO2电极氯离子电解效率提高了11.34%,有效氯含量提高了35.57%,次氯酸含量提高了33.62%,电极强化实验寿命提高了14倍。最后,通过SEM表征和电化学孔隙率的计算,表明RuO2-SnO2电极表面较平整,内部孔隙率大,所以使电解液不容易渗透到电极内部,而使电极的耐腐蚀性和使用寿命都将得到提高。     

沿[111]方向择优生长Pt/Ti电极制备及析氯电催化活性

针对目前低浓度氯化钠电解过程中存在的氧化物尺寸稳定阳极(DSA)使用寿命短以及Pt电极使用量高的问题, 本研究通过磁控溅射法制备了具有沿[111]方向择优生长的Pt/Ti电极。SEM结果显示, 磁控Pt表面平整, 分散均匀, 粒度大小为10 nm; 通过XPS表征, 未见到基体Ti的特征峰, 说明其表面覆盖度好。电化学循环伏安曲线(CV)显示, 磁控Pt的电化学面积最小, 仅为1.08 cm², 接近电极表观面积; 磁控Pt氧区吸附电量和氢区吸附电量的比仅为0.83, 说明其对氧吸附能力较差, 不利于发生析氧反应。在单位电化学面积上, 当电极电势为1.6 V时, 磁控Pt的析氯电流达到0.085 A/cm², 分别是电沉积Pt和热分解Pt的3.27和49.0倍, 说明磁控Pt单位活性位点上具有很高的析氯反应活性。在此基础上, 进一步研究表明磁控Pt电极析氯反应的Tafel斜率为44.3 mV/dec, 其析氯反应机理符合Volmer-Heyrovsky机理, 速控步骤为电化学复合脱附步骤。     

船舶压载水处理用Ti/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2-Sb_2O_5氧化物阳极的性能

为使船舶压载水处理系统适应低温与低盐海水的使用工况,采用热分解法在TA2钛板上制备Ti/Ir O_2-Ta_2O_5-Sn O_2-Sb_2O_5氧化物阳极。运用循环伏安、析氯电位、电流效率、强化电解等方法及扫描电镜、能谱仪等分析手段对氧化物阳极的电化学性能和表面形貌进行分析,并与商用钌系阳极进行性能对比。结果表明:Ti/Ir O_2-Ta_2O_5-Sn O_2-Sb_2O_5阳极具有优良的析氯反应活性与稳定性,电流效率达88%,强化电解寿命达540 h,与商用钌系氧化物阳极相比,该阳极在低温与低盐海水中具有更高的析氯活性。     

pH值对阳极电沉积Mn-Mo氧化物结构与性能的影响

通过热力学计算修正的MnSO_4-SO_4~(2-)-H_2O镀液体系平衡电势E0-pH图,明确了363K和Mn~(2+)浓度0.2mol·dm-3时MnO_2物相结构材料阳极电沉积有效pH值范围,通过对氧化物结构表征及电化学性能测试获得了pH值的影响规律。结果表明:pH值在0.33~3.4时,随着pH值增大,有利于MnO_2物相结构Mn-Mo氧化物的有效析出,但pH值增大虽可提高阳极电沉积效率,却造成镀层质量变差,电催化性能明显劣化,镀液pH=0.5时获得的Mn-Mo氧化物具有优异的镀层质量和高的电催化性能。原因分析表明,该现象主要与氧化物制备过程中析氧反应的竞争密切相关:pH值较小时,竞争析氧反应造成固液界面搅动,抑制氧化物枝晶生长,同时使扩散层减薄,促进氧化物在电极微观表面各处更多形核,细化晶粒,从而提高氧化物的电催化性能。     

双脉冲电镀制备PbO_2-PANI复合电极的研究

为了提高二氧化铅(PbO_2)电极的稳定性,以离子液体1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)为添加剂,采用双脉冲电流阳极电沉积制备聚苯胺(PANI)掺杂钛基PbO_2的Ti/PbO_2-PANI复合电极,对其形貌、稳定性及电化学性能进行了考察,并与直流电沉积制得的PbO_2电极进行对比,研究结果表明,制得的Ti/PbO_2-PANI表面致密平整,电极的析氧电位达到1.70V,电极寿命为普通PbO_2电极的9倍。     

碳纤维基体层状复合电极材料的电化学性能

采用电沉积法制备碳纤维层状复合电极材料,通过XRD、SEM和电化学工作站等分别测试碳纤维基体层状复合电极材料表面活性层物相结构、组织形貌和电催化活性,并比较碳纤维电极与传统铅合金电极的质量以及两种电极材料的耐腐蚀性能。结果表明,所制备的碳纤维电极表面活性层为β-PbO_2,在电沉积电流密度为40mA/cm~2和电沉积时间为100min时,得到的活性层β-PbO_2致密均匀、活性层内应力最小、裂纹最少,此时碳纤维电极的析氧电位最低、电催化活性最优;与传统铅合金电极相比,碳纤维电极质量减轻了减轻了69.7%,且碳纤维电极的腐蚀电位更高、腐蚀速率更小,碳纤维电极具有更好的耐腐蚀性能。由此说明,碳纤维层状复合电极材料是一种质量轻、不溶解、耐腐蚀的电极材料,有着良好的开发应用前景。