乙二醛在纳米TiO2-Pt电极上的电催化氧化

通过电沉积修饰铂微粒制备Ti基纳米TiO₂-Pt（Ti/nano-TiO₂-Pt）修饰电极,采用循环伏安法研究了乙二醛在Ti/nano-TiO₂-Pt上的电催化氧化。结果表明：Ti/nano-TiO₂-Pt修饰电极对乙二醛的氧化呈现较高的电催化活性,可作为乙二醛电氧化合成乙醛酸的高活性催化电极。     

乙醇在SnO2掺杂的TiO2-Pt复合纳米催化剂上的电催化氧化

通过溶胶凝胶和电沉积法制备了SnO₂掺杂的钛基纳米TiO₂-Pt（nano-TiO₂-Pt）复合纳米催化剂。XRD和SEM的研究结果表明,SnO₂的掺杂改变了TiO₂的结构。通过对它们的电化学性质的比较发现,SnO₂的掺杂使nano-TiO₂-Pt复合纳米催化剂的电化学活性表面积增加,常温常压下对乙醇的电化学氧化电位负移,氧化能力明显提高。     

铈和锰掺杂纳米TiO2的溶胶-凝胶法制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂、Mn⁴⁺/TiO₂、Ce⁴⁺/TiO₂和Mn⁴⁺-Ce⁴⁺/TiO₂光催化剂。通过考察掺杂离子的种类和用量对所得催化剂用于紫外光催化降解甲基橙性能的影响，表明Ce⁴⁺/TiO₂中Ce⁴⁺的适宜掺杂量为1.0%，Ce⁴⁺-Mn⁴⁺/TiO₂中，当Mn4+的掺杂量为25.0%时，Ce⁴⁺的适宜掺杂量为0.50%，相应的脱色效率为92.39%和99.41%。当掺杂量适当时，四种催化剂用于紫外光催化降解甲基橙的活性次序为：Mn⁴⁺-Ce⁴⁺/TiO₂ > TiO₂>Ce⁴⁺/TiO₂> Mn⁴⁺/TiO₂。XRD分析结果表明，所得光催化剂均为锐钛矿型纳米粒子。     

Mn2+-SiO2-TiO2纳米薄膜光催化性能的研究

在溶胶-凝胶法制备Mn²⁺掺杂TiO₂催化剂的基础上，掺入SiO₂纳米粉体，制备了一种新的Mn²⁺SiO₂TiO₂纳米薄膜。以甲醛为降解对象，探讨该种新薄膜的光催化性能，并与单纯TiO₂薄膜、Mn²⁺-TiO₂薄膜和SiO₂-TiO₂薄膜进行比较。结果表明，500 ℃焙烧，掺杂m(Mn²⁺)∶m(SiO₂)∶m(TiO₂)＝1.0∶12∶100 时，Mn²⁺-SiO₂-TiO₂纳米薄膜的光催化活性最高，150 min后甲醛降解率达88%，是单纯 TiO₂薄膜的1.8倍。该薄膜稳定性较好，经重复7次使用,最大降解率只下降7%，表明其稳定性较好。     

纳米TiO2光催化材料离子掺杂的正电子湮没研究

采用正电子湮没技术研究了13种金属离子掺杂对纳米TiO₂光催化材料缺陷的影响,并讨论了离子掺杂对TiO₂光催化材料平均电子密度和光催化活性的影响。结果表明,纳米TiO₂光催化材料的缺陷主要是氧空位、孪晶界、位错和金属空位等。正电子湮没谱的分析表明,Fe³⁺、W⁶⁺和La³⁺高价态离子的掺杂降低纳米TiO₂的平均电子密度,低价态的Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Co²⁺和Ag⁺掺杂增大了纳米TiO₂的平均电子密度,Al³⁺、V⁵⁺、Ni²⁺和Cr³⁺的掺杂对纳米TiO₂平均电子密度没有影响。纳米TiO₂的离子掺杂寿命谱与光催化活性之间关系分析表明,Pb²⁺、La³⁺、Cr³⁺和Co²⁺掺杂时,材料中自由体积缺陷的形成不利于TiO₂光催化活性的提高,而Fe³⁺、W⁶⁺、La³⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Ag⁺、Al³⁺、V⁵⁺和Ni²⁺掺杂时,则有利于TiO₂光催化活性的提高。     

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。     

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。     

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。     

Fe3+和Ce3+掺杂对TiO2光催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维上涂层TiO₂光催化剂,并掺杂Fe³⁺和Ce³⁺修饰TiO₂光催化剂,进行了间歇式光催化降解气相苯实验,结果表明掺杂Fe³⁺和Ce³⁺均可以提高TiO₂光催化剂的活性,其中0.2% Fe³⁺/TiO₂光催化剂活性最好.借助XRD、SEM和XPS等表征手段来分析修饰前后的催化剂表面的物理化学性质变化,研究表面性质的变化对于光催化性能的影响.表征结果显示载体玻璃纤维表面均匀分布了粒径为40～60 nm的锐钛型TiO₂微粒,0.2%Fe³⁺和Ce³⁺掺杂后催化剂表面Ti³⁺浓度增大,表面羟基浓度减小.催化剂表面的Ti³⁺会与被吸附氧气反应形成Ti⁴⁺并同时产生活性组分O^-₂,氧化剂O^-₂在光催化降解苯反应过程中起着重要作用.     

TiO2-Pt/Mm（Ni3.4Mn0.4Al0.3Co0.7）电极的可助光充电

1～8 nm的Pt微粒通过光催化分解法沉积在20～50 nm的TiO₂微粒表面,然后把所制备的TiO₂-Pt纳米微粒修饰到富La的贮氢合金电极的表面,形成可助光充电的TiO₂-Pt/Mm（Ni_3.4Mn_0.4Al_0.3Co_0.7）电极（TPM电极）,研究了TPM电极的光电化学、可助光充电行为。结果表明：微小的电流对TPM电极的光充电效应有较强的辅助作用。当TPM电极只被光照时,放出的电量较小;而在光照的同时加上一个微弱的电流,可显著改善其光充电性能。通过交流阻抗谱和循环伏安实验研究了其光充电机理。     

纳米TiO_2-Pt修饰电极上甲醇的电催化氧化研究

用电化学法合成前驱体Ti(OEt)4,经直接水解法制备纳米TiO2膜,通过直接在纳米TiO2膜上电沉积Pt微粒得到纳米TiO2 Pt复合催化电极。扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析结果表明,纳米TiO2的晶形为锐钛矿型,粒径约30nm,电沉积纳米Pt粒子(平均粒径约60nm)均匀地分散在纳米TiO2膜表面。循环伏安和计时电位测试表明,纳米TiO2 Pt修饰电极对甲醇的电氧化具有高催化活性和稳定性,Pt载量为0 68mg/cm2时,室温下甲醇氧化电流达到190mA/cm2,是纯Pt电极上的7 6倍。     

Electrochemical decomposition of bisphenol A using Pt/Ti and SnO2/Ti anodes

Methodology for the electrochemical decomposition of bisphenol A is described. The electrochemical behaviour of bisphenol A at a Pt electrode was investigated by means of cyclic voltammetric techniques. The electrochemical oxidation of bisphenol A led to the deactivation of the electrode as a result of the deposition of an electropolymerized film. However the electrochemical decomposition of bisphenol A could be achieved by the use of a platinum coated titanium (Pt/Ti) electrode and a tin dioxide coated (SnO₂/Ti) electrode. The electrolysis was carried out galvanostatically at a constant current of 0.3 A. The mineralization of bisphenol A was monitored by determining the amount of total organic carbon. Furthermore, the generation and nature of intermediates produced in the electrochemical reactions was investigated. Although large amounts of aliphatic acids were generated by electrolysis with the Pt/Ti anode, they were produced only to a small extent in at the SnO₂/Ti anode. In the case of the SnO₂/Ti anode, bisphenol A is rapidly oxidized to carbon dioxide and water, compared to the Pt/Ti anode.     

Surface modification and electrocatalytic properties of Pt(100), Pt(110), Pt(320) and Pt(331) electrodes with Sb towards HCOOH oxidation

Behaviors of irreversibly adsorbed Sb adatoms on Pt(100), Pt(110), Pt(320) and Pt(331) single crystal surfaces and electrocatalytic properties of the modified electrodes towards formic acid oxidation were investigated. It was determined that Sb adatoms are stable at potentials below 0.45 V (SCE) on Pt(100) and Pt(110), below 0.40 V on Pt(320), and below 0.35 V on Pt(331). Different coverage of Sb_ad was obtained conveniently by partially stripping Sb_ad from saturation coverage of Sb_ad. It has demonstrated that the redox behaviors of Sb adatoms and the coadsorption properties of Sb_ad with H_ad depend strongly on the orientations of the Pt single crystal electrode. Significant catalytic effects towards HCOOH oxidation were observed on Pt single crystal electrodes modified with Sb adatoms, which consist of (1) the inhibition of dissociative adsorption of HCOOH, (2) the enhancement of oxidation current, and (3) the negative shift of oxidation potential that was measured about 220 mV on Pt(110)/Sb, 110 mV on (110) sites of Pt(320)/Sb, and 100 mV on Pt(331)/Sb electrode. Neither enhancement of oxidation current nor negative shift of oxidation potential can be observed on Pt(100)/Sb electrode. The results suggested that electronic effect is the main effect presented on Pt(110), Pt(320) and Pt(331) surface upon Sb modification, while geometric effect is considered to the major effect on Pt(100) electrode.     

Electro-oxidation of coal on NiO and/or Co3O4 modified TiO2/Pt electrodes

A TiO₂/Pt based electrode exhibited better activity for the oxidation of coal in a basic system compared to Ti/Pt, TiO₂–Cu/Pt and pure metal electrodes. The surface morphologies and composition of the electrodes were studied by SEM and XRD, respectively. Linear sweep voltammetry was employed to investigate the catalytic effects of electrodes, and the product of coal oxidization was determined by a gas collection test. The TiO₂/Pt electrodes that were modified with NiO and/or Co₃O₄ exhibited higher average currents and a lower decrease in mass during electrolysis compared to the other electrodes; this finding indicated that NiO and Co₃O₄ play important roles as catalysts.     

光电催化降解硝基苯及反应产物的分布

采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光电极,作为工作电极,铂丝为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,对硝基苯的光电催化降解进行了研究.结果表明：该电极具有n型半导体的特征行为.在外加偏压为＋0.6V、pH=1、50mg/L的H2O2中对初始浓度为50mg/L的硝基苯溶液光照120min降解率达6 5.68%.讨论了外加偏压、硝基苯浓度和pH值等因素对光电催化反应的影响,并且在硝基苯降解时所产生的中间产物中,可以检测到有邻硝基苯酚、对硝基苯酚、间硝基苯酚和硝酸根存在及其分布情况.     

电合成法制备纳米材料及纳米材料电极上的电催化合成

通过电化学合成前驱体直接水解法制备纳米TiO2 粉体和纳米TiO2 膜电极。用循环伏安法、循环方波伏安法和电解合成法研究了纳米TiO2 膜电极对有机合成反应的电催化活性。发现纳米TiO2 膜电极在 0 2～ - 1 2V扫描电位区间有两对氧化还原峰 (峰电位Epc1=- 0 5 6V ,峰电位Epc2 =- 0 95V ,扫描速度 10 0mV·s-1) ,具有异相氧化还原催化行为。电解结果表明 ,纳米TiO2 膜中的Ti(Ⅳ ) /Ti(Ⅲ )氧化还原电对作为媒质 ,异相间接电还原硝基苯为对氨基苯酚 (收率91 6 % ,电流效率 95 2 % )和草酸为乙醛酸 (收率 96 5 % ,电流效率 90 % )。     

钛基Pt-Ta电极在离子水生成器中的应用研究

电解离子水具有广泛的用途,可分为碱性水和酸性水。电极是离子水生成器中的核心部件,国外离子水生产器用的电极一般为Pt/Ti电极。为了降低成本,用热分解法制备了Pt-Ta/Ti电极,分析了离子水电极反应原理,用电子显微镜测试了Pt-Ta/Ti电极表面形貌及电极性能。结果表明,Pt-Ta/Ti电极强化寿命和铂含量呈正比,在间歇倒极操作条件下,电解特性满足离子水器使用要求。使用该电极可以生产出性能优异的离子水。