碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺复合膜电极的制备及电化学性能

在含有0.2 mol·L^-1苯胺的0.5 mol·L^-1 H2SO4溶液中;采用循环伏安法（CV）;以扫描速度50 mV·s^-1;扫描电位为-0.1～0.9 V;在碳纳米管/纳米TiO₂（CNT/nanoTiO₂）膜电极上实现了苯胺的电化学聚合;通过CV法和电化学阻抗谱（EIS）并结合电子扫描显微镜和红外谱图对制备的碳纳米管/纳米TiO₂-聚苯胺（CNT/nanoTiO₂-PAn）复合膜电极的电化学性质和结构进行了表征;同时研究了复合膜电极对抗坏血酸（AH₂）的电催化性能;发现该复合膜电极对抗坏血酸的氧化具有较高的电催化活性。     

载银TiO2薄膜制备及其光催化灭菌性能

在硫酸电解液中,用阳极氧化法在纯钛表面制备了纳米多孔TiO₂薄膜,并通过光沉积法进行了载银修饰。采用XRD、SEM对薄膜的形貌与相结构进行了表征,并考察了电流密度、电压和电解液浓度等对生成的TiO₂薄膜光催化灭菌性能的影响。结果表明：TiO₂薄膜由锐钛矿型和金红石型组成。随电压升高,金红石型的含量逐渐增多,微孔孔径增大,在电流密度为150 mA•cm^-2时,分别由120 V时的19%和93 nm增加到180 V时的96%和283 nm。电流密度的适当增大和适量的载银修饰有助于提高TiO₂薄膜光催化灭菌性能。在1 mol•L^-1硫酸溶液中,140 V/150 mA•cm^-2条件下制备的TiO₂薄膜,经3 g•L^-1硝酸银溶液中载银修饰后灭菌效果最佳。     

液相沉淀法制备纳米TiO2及其光催化性能的研究

提出了一种以TiSO₄为前驱体的制备锐钛矿型纳米TiO₂的液相沉淀法。通过控制适宜的制备条件，可将Ti^4+的初始浓度提高到15 mol·L^-1。以丙烯酰胺的光催化降解为模型反应，考察了所制备TiO₂的光催化活性。与萃取沉淀法制备的TiO₂和工业催化剂相比，该法制备的TiO₂不仅产率高，而且催化活性较好。     

纳米α-MnO2/活性炭混合超级电容器的性能

研究了以纳米α-MnO₂和活性炭（AC）为电极材料的超级电容器,分别对纳米α-MnO₂的制备、电解液浓度的影响进行了研究,组装了MnO₂/KOH/MnO₂、AC/KOH/AC、MnO₂/KOH/AC三种类型的模拟电容器,用循环伏安、恒流充放电、自放电以及时间常数法对电极和电容器进行性能测试,发现当电解液KOH浓度为7 mol•L^-1时,混合超级电容器性能最佳,α-MnO₂单电极比电容可达237 F•g^-1,混合电容器工作电压高达1.5 V,并且具有良好的大电流放电性能和较好的循环寿命,实验还表明混合超级电容器具有极低的自放电率.     

溶胶-凝胶法制备掺杂型V2O5/TiO2脱硝催化剂

以十二胺表面活性剂为模板剂,钛酸四丁脂为无机母体源,采用溶胶-凝胶法制得稳定的TiO₂凝胶,经焙烧得到掺杂型V₂O₅/TiO₂脱硝催化剂粉末。分别用热重分析、X射线衍射、拉曼光谱和氮气吸附脱附法对催化剂进行了结构、比表面积和孔径的表征。在固定反应床,对氮氧化物的脱除活性进行了考察。结果表明,催化剂为锐钛矿,呈介孔结构,比表面积为118.5 m^₂·g^_-1,孔径（6～8） nm。钒以V=O键形式单层分布于TiO₂中。催化活性评价结果表明,制备的催化剂在空速10 000 h^-1和温度（180～450） ℃有较好的催化活性,空速对催化活性的影响主要在270 ℃以下。     

基于预沥青烯的有序结构中孔炭及其电化学性能

以预沥青烯为碳源、SBA-15为模板,采用模板法合成了结构有序的中孔炭材料。用XRD、TEM、N₂吸附和电化学工作站等对中孔炭的微观结构及电化学性能进行了研究。结果表明,以预沥青烯为碳源合成的炭材料具有高度有序的二维六方孔道和一定的石墨化程度,它反转复制了模板SBA-15的结构。中孔炭的比表面积为542 m²·g^-1,孔容为0.479 cm³·g^-1,孔径呈单峰分布,集中在3.5 nm左右。这种预沥青烯基中孔炭作为电化学电容器电极材料,显示出良好的性能,在1 mA的电流强度下其单电极质量比电容高达310 F·g^-1。     

纳米TiO2-Pt修饰电极的制备、性能及应用

采用电化学合成法和电沉积法制备高活性钛基纳米TiO₂-Pt(Ti/nano-TiO₂-Pt)修饰电极,通过循环伏安法研究并比较了钛基纳米TiO₂膜电极、纯Pt电极、Ti/nano-TiO₂-Pt电极在H₂SO₄溶液中的电化学行为以及Ti/nano-TiO₂-Pt电极对Mn²⁺氧化为Mn³⁺的电催化性能.结果表明纳米TiO₂-Pt修饰电极对Mn²⁺的电氧化有高催化活性.Mn²⁺氧化峰电位为1.28 V（vs SCE）,比纯Pt电极负移0.12 V;析氧电位为1.40 V,比纯Pt电极高0.08 V.Ti/nano-TiO₂-Pt修饰电极催化性能优于纯Pt电极和纳米TiO₂膜电极,非均相电解氧化效率可达90%以上.电解得到的Mn³⁺可一步氧化甘油为甘油醛,收率为96%.     

Fe3+掺杂介孔TiO2催化降解甲基橙

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵醇溶液所形成的柱状胶束为模板剂,钛酸四丁酯为原料,经水解沉淀、晶化、沉降、抽滤、干燥及焙烧工艺制备出了介孔TiO₂固体催化剂。通过离子掺杂方法,用Fe(NO₃)₃溶液对介孔TiO₂掺杂,经搅拌、煮沸、晶化、蒸发、干燥及焙烧工艺,制备出了不同物质的量比的Fe³⁺/TiO₂催化剂。以甲基橙模拟染料废水,考察pH、催化剂用量、过氧化氢用量、催化剂Fe³⁺/TiO₂物质的量比和光照时间等因素对催化剂的催化性能的影响。结果表明,适量掺有Fe³⁺的催化剂Fe³⁺/TiO₂有利于太阳光催化甲基橙的效果,当甲基橙浓度为10 mg·L^-1、Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5、催化剂用量为0.8 g·L^-1、过氧化氢为0.55 mol·L^-1、 pH=3并且太阳光直接照射20 min,脱色率达到96%。根据Languir-Hinshelwood动力学方程,近似推导出不同物质的量比Fe³⁺/TiO₂催化剂光催化降解甲基橙的动力学方程,并得出Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5时的Fe³⁺/TiO₂催化剂,有最大宏观速率常数值,K₀为0.162 35 min^-1。     

氧化铋掺杂纳米二氧化锰/活性炭复合电极

首次应用机械振动研磨法在室温条件制备纳米活性炭电极材料,经过30 min研磨后,得到了粒度分布在30～50 nm之间的纳米活性炭（nm-AC）,研究表明,这种纳米活性炭的结晶性得到了明显增强和改善,且孔径分布更趋于合理。并用溶胶-凝胶方法合成了掺杂氧化铋的纳米二氧化锰（nm-Bi-MnO ₂）,将其与制备的纳米活性炭制成超级电容器所需的复合电极材料。与10%二氧化锰复合的纳米活性炭电极具有最佳的充放电性能,尤其是在掺杂氧化铋的情况下比电容能量达到308 F·g^-1,且随着电流增大没有显著的衰减。与此同时,用机械振动研磨法将二氧化锰与活性炭的混合物进行研磨改性,电化学分析表明,经机械振动研磨改性的二氧化锰的比电容相对较大,具有进一步提高电极材料性能的潜力。     

载银TiO2薄膜制备及其光催化灭菌性能

在硫酸电解液中,用阳极氧化法在纯钛表面制备了纳米多孔TiO₂薄膜,并通过光沉积法进行了载银修饰。采用XRD、SEM对薄膜的形貌与相结构进行了表征,并考察了电流密度、电压和电解液浓度等对生成的TiO₂薄膜光催化灭菌性能的影响。结果表明：TiO₂薄膜由锐钛矿型和金红石型组成。随电压升高,金红石型的含量逐渐增多,微孔孔径增大,在电流密度为150 mA•cm^-2时,分别由120 V时的19%和93 nm增加到180 V时的96%和283 nm。电流密度的适当增大和适量的载银修饰有助于提高TiO₂薄膜光催化灭菌性能。在1 mol•L^-1硫酸溶液中,140 V/150 mA•cm^-2条件下制备的TiO₂薄膜,经3 g•L^-1硝酸银溶液中载银修饰后灭菌效果最佳。     

纳米MnO2离子筛的锂吸附性能

通过控制水热合成反应条件制备了不同晶相的一维纳米MnO₂,进一步用浸渍法制备了Li-Mn-O三元氧化物前驱体,并经酸处理后得到对锂离子具有特殊选择性的离子筛。用XRD、TEM、吸附等温线及反应动力学等手段对产物的晶相结构和锂吸附性能进行了研究。实验结果表明,反应物浓度对MnO₂不同晶面的生长速率有不同的影响;从TEM图像中可以清楚地看到,水热合成法制备出了尺寸为φ5nm×400nm的一维MnO₂纳米线;在pH＝9.19时每克离子筛的单分子层锂离子饱和吸附量Q_m为2.43mmol·g^-1;吸附速率常数为2.17×10^-6 s^-1;吸附量随溶液pH值的增加而增加,当pH=12.5时,相应的吸附量为3.47mmol·g^-1。     

高性能钯膜及其在氨分解制氢中的应用

引 言 液氨催化分解制氢工艺具有价格低廉、安全性好、附加值低、产物不含COx杂质等优点[1].此外,氨分解制氢体系的理论质量储氢量是17.6%,明显高于电解水(11.1%)、甲醇-水蒸气重整(12%)、汽油-水蒸气重整(12.4%)、氢化物水解(5.2%～8.6%)等制氢体系.但是,以纯氨为原料分解后只能得到含氢75%的混合气,而燃料电池只有在使用纯氢为原料气时才具有最高的工作效率,因此应当对氨分解产物中的氢进行提纯.     

低温水热合成四方相纳米二氧化锆

用硝酸锆作原料，180℃下水热反应18h制得二氧化锆纳米粉体.用XRD、TEM等对所制备粉体作了表征.结果表明硝酸锆直接水热反应，在不同pH条件下，均得到单斜相和四方相混合的ZrO₂粉体.当反应料液中加入一定量的丙三醇时，控制一定pH，硝酸锆180℃水热反应可直接得到单纯四方相ZrO₂粉体，粉体颗粒的粒径在10nm左右.丙三醇的加入还使粉体的粒径更加均匀.对比同样条件下未加入丙三醇的实验表明，丙三醇在实现低温水热合成四方相二氧化锆的过程中起到了重要作用.     

硫酸溶液中Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2阳极在电解过程中的结构变化及失活行为

引　言有机电化学合成以电子作为试剂代替重金属盐氧化剂和严重污染环境的硫化碱等化学还原剂 ,合成过程可在常压、常温或较低温度下进行 ,因此是2 1世纪“绿色化学”研究开发的一个重要领域 .在有机电化学合成的工业开发中 ,得到具有优良性能的电极材料是电有机合成工业化中需     

模板法制备有序中孔炭材料及其性能

以SBA-15为模板,蔗糖为炭源,在不同的炭化温度下合成了不同比表面积的中孔炭材料。利用红外光谱(IR), 小角X射线衍射(XRD), 透射电镜(TEM),N₂吸脱附及循环伏安测试等技术考察了不同炭化温度对中孔炭材料形貌、比表面积、孔体积及比电容的影响。结果表明：最佳炭化温度为700℃,TEM观测表明,700℃炭化所制备的样品孔结构呈二维六角有序分布,N₂吸脱附测试表明,该样品的孔体积为1.88 cm³•g^-1,比表面积为1394 m²•g^-1,具有典型的中孔结构和集中的中孔分布,它的最可几孔径为3.4 nm;采用循环伏安测试电极及电容器的电化学行为,结果显示,该样品单电极在6 mol•L^-1的KOH电解液中,扫描速度为1 mV•s^-1时,比电容可达212 F•g^-1,是一种理想的超级电容器电极材料。     

单分散纳米氧化锑的研制

以三氯化锑为原料,通过醇解、水解反应,表面活性剂处理,制备了单分散纳米Sb₂O₃,利用因素轮换法和正交试验,系统地研究了各种因素和水平对于制备单分散纳米Sb₂O₃的影响,利用沉降法和透射电镜研究了作为分散剂使用的表面活性剂的种类和用量对纳米Sb2O3的形态和粒径影响.结果表明,制备单分散纳米Sb₂O₃最佳条件是反应温度为318 K,醇化时间为1 h,SbCl₃在无水乙醇中的浓度为0.17 g•ml^-1;表面活性剂对分散和稳定纳米Sb2O3具有重要作用,用1.0 ml的聚乙二醇-400或0.3 g十六烷基三甲基溴化铵处理1g纳米Sb₂O₃,可以得到单分散的平均粒径约为25 nm的Sb₂O₃.     

纳米钙基CO2吸附剂反应吸附与分解动力学

采用TGA测定纳米钙基CO₂吸附剂在500～650℃温度范围内,CO₂分压0.015～0.025 MPa氮气气氛中的吸附反应动力学。针对纳米钙基CO₂吸附剂吸附CO₂反应特征,提出以两倍最大吸附速率对应的时间点前后分别为快速反应段与慢速反应段。分别采用Boltzmann方程与Avrami-Erofeev方程拟合快速反应段与慢速反应段吸附反应动力学方程,得到纳米钙基CO₂吸附剂在快速反应段与慢速反应段的活化能分别为27.52、70.25 kJ·mol^-1。吸附率拟合与实验值平均相对误差分别为10.29％、4. 17%。研究测试了纳米钙基CO₂吸附剂在650～800℃温度范围内,N₂,0.02、0.04 MPa CO₂分压氮气气氛中的分解反应动力学。忽略反应过程中传热、传质影响,采用收缩核模型,分别求得吸附剂在N₂,0.02、0.04 MPa CO₂分压氮气气氛中的活化能为141.9、34.7、113.2 kJ·mol^-1。碳酸钙分解率与实验值比较平均相对误差分别小于5.66% 、7.82%、5.01%。     

喷雾热解法制备超细MnO2及其电化学性能

采用喷雾热解法制备了超细MnO₂阴极材料,并利用XRD、SEM和电化学测试方法研究了MnO₂的相组成、形貌、电化学性能以及在碱性溶液中的阴极极化行为.实验结果表明,喷雾干燥后的样品呈球形,表面有裂纹,经热处理后产物为Mn₂O₃,此时颗粒表面碎裂,形成多孔材料,酸处理后得到γ-MnO₂,含量超过90％.与EMD（电解二氧化锰）相比,所制备样品的放电容量（截止电压1.0V vs Zn）为215mAh·g^-1,放电深度可达一电子理论容量的70％,比EMD提高了15％;结合稳态极化和电化学阻抗法,发现质子在MnO₂晶格中的扩散符合多孔电极的阻挡层扩散模型,由等效电路拟合得到的数据能够较好地解释实验现象,反映了质子固相扩散的真实情况.