在LiCl-KCl-AlCl3熔盐中直接电化学还原Sm2O3及Al-Sm合金的形成

在803 K LiCl-KCl熔盐中,研究了通过添加助剂AlCl3直接电化学还原Sm2O3和Al-Sm合金的形成。以SmCl3为原料作为参照,采用循环伏安和方波伏安方法,研究了Sm2O3在LiCl-KCl-AlCl3熔盐体系中的电化学行为。通过对比发现在两个体系中,峰的数量和位置基本一致,这说明在LiCl-KCl熔盐中,加入AlCl3之后,可以将Sm2O3有效氯化。计时电位结果表明,当阴极电流比-139.8 mA.cm-2更负时,Al和Sm共同还原。为了提取Sm,采用恒电流从LiCl-KCl-AlCl3-Sm2O3熔盐中电解得到Al-Sm合金样品,并进行XRD表征,结果表明可以通过调节AlCl3和Sm2O3的浓度得到不同相的Al-Sm合金。     

熔盐电化学创新研究——武汉大学电化学研究中心熔盐电化学研究工作简介

简要介绍近3年武汉大学电化学研究中心在熔盐电化学方面的若干研究进展:1)熔盐电解固态化合物制备单质硅及其合金以及无机功能材料;2)适于高温熔盐的全密封长寿命Ag/AgCl参比电极和可负载微量粉末的金属腔(坑)工作电极新技术;3)“三相界线电化学”新概念以及描述三相界线在薄层固态化合物电解还原过程中扩展变化的薄层模型.     

瞬时离子释放扩散模型及熔盐电解固态WS_2制备纳米W的液相扩散研究

固态化合物熔盐电解冶金在21世纪初被提出后受到学术界和工业界的广泛关注.根据固态化合物电解的动态三相电化学界线模型,固态金属氧(硫)化物阴极在电解还原过程中,涉及O2?(S2?)在电解生成的多孔金属层中的液相扩散,但由于一直以来缺乏方便可靠的理论和实验方法,相关传质过程动力学的研究鲜有文献报道.本文引入多孔电极瞬时离子释放扩散模型,以粉末微腔电极为微型多孔电极,设计双电势阶跃实验研究了WS2在等摩尔比NaCl+KCl熔盐中电解时固态阴极中的液相扩散.实验结果与理论模型符合良好,973 K时,硫离子在孔隙率为69%的多孔金属钨层中的扩散系数为0.92×10?5 cm2/s,扩散活化能为53.4 kJ/mol.研究表明,二硫化钨在NaCl+KCl混盐体系中能够快速电解还原生成纳米金属钨,其中,S2?的扩散传质是整个电解过程的速度控制步骤.     

LiF-DyF_3-Cu_2O-Dy_2O_3熔盐体系的粘度特性研究

熔体粘度对熔盐电解过程中金属与熔盐的有效分离、炉膛及电极寿命等具有显着影响。因此,运用旋转法对制取Dy-Cu合金的LiF-DyF_3-Dy_2O_3-Cu_2O熔盐体系粘度进行了研究。考察了温度、单一氧化物(Dy_2O_3或Cu_2O)及混合氧化物(Dy_2O_3与Cu_2O)添加对熔盐体系粘度的影响。同时,通过Arrehnius公式验证了熔盐粘度与温度的关系,计算并分析了粘度活化能的变化规律。研究结果表明:在温度为910～1030℃范围内, LiF-DyF_3熔盐体系的粘度均随着温度的升高及单一氧化物(Dy_2O_3或Cu_2O)添加量的增大而降低,随熔盐中Cu_2O与Dy_2O_3质量比的增大而升高;粘度活化能随单一氧化物(Dy_2O_3或Cu_2O)添加量的增大而增大。熔盐电解制备Dy-Cu合金适宜温度为970～1000℃,W_((Cu_2O))+W_((Dy_2O_3))=2.0%(质量分数)且W_((Cu_2O))∶W_((Dy_2O_3))比值为1∶0.5。     

Mn（Ⅱ）在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中的电化学行为

采用循环伏安和计时电位等电化学技术研究了Mn(Ⅱ)在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中的电还原过程和Mg-Li-Mn合金的共沉积条件.结果显示,在LiCl-KCl-MgCl2-MnCl2熔盐体系中,Mn(Ⅱ),Mg(Ⅱ)和Li(Ⅰ)的还原电位分别为-1.14,-1.78和-2.19 V.Mn先析出,在钼电极表面沉积;Mg在Mn上欠电位沉积生成Mg-Mn合金;而Li在Mg-Mn合金上欠电位沉积形成Mg-Li-Mn合金.实验结果表明,Mn(Ⅱ)在熔盐中的还原电极过程受扩散控制.Mn(Ⅱ)在熔盐中的扩散系数约为10-5 cm2/s.运用XRD技术对恒电流电解制备的Mg-Li-Mn合金进行了分析,结果表明,Mg-Li-Mn合金中含有β-Li,α-Mg和Mn 3个相.     

熔盐电解LiCl-KCl-AlCl3-La2O3共析出制备Al-Li-La合金

研究了LiCl-KCl-AlCl3-La2O3熔盐体系中共析出制备Al-Li-La合金的可行性。研究表明,在LiCl-KCl熔盐中,AlCl3将La2O3氯化为LaCl3,使电解制备Al-Li-La合金顺利进行。借助循环伏安法对熔盐体系的电化学行为进行分析发现,对质量比为45∶45∶5∶2的LiCl-KCl-AlCl3-La2O3熔盐,当阴极电流密度大于0.25 A/cm2,可以实现Al、Li和La的共析出。通过研究电解温度、阴极电流密度和电解时间对合金组成的影响,得到了较佳的电解参数:电解温度650℃,在LiCl-KCl混合熔盐中加入质量分数为5%的AlCl3和2%的La2O3,阴极电流密度12.5 A/cm2,电解时间1 h。X射线衍射对合金分析测试表明,合金主要由Al2La和βLi组成。     

对甲苯磺酸铜的电化学表征

合成了对甲苯磺酸铜,用X光单晶衍射确定了其结构.实验结果表明,该盐容易脱除全部结晶水,在空气中不潮解.分别测定了对甲苯磺酸铜(Cu(p-OTs)2)在H2O、CH3OH和DMF中的电化学参数.实验结果表明Cu(p-OTs)2在不同溶剂中的反应机理各异. Cu(II)的电化学还原在H2O中是分两步进行,而在CH3OH和DMF中的电化学还原是一步两电子过程.对实验结果进行了分析讨论.     

含O2高温高压CO2环境中3Cr钢腐蚀产物膜特征

采用高温高压反应釜分别开展3Cr钢在CO2和O2共存、单独CO2和单独O2三种气体条件下的腐蚀实验,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)和电化学方法研究了3Cr钢在高温高压含有O2的CO2环境中的腐蚀产物膜特征.结果表明,在含有O2的CO2的条件下,3Cr钢表面腐蚀产物膜疏松多孔,主要成分为FeCO3、Fe3O4和Fe2O3,腐蚀产物中未见明显Cr元素富集,3Cr钢表现出点蚀的腐蚀形态.3Cr钢在高温高压含O2的CO2腐蚀条件下内外膜层电阻(Rf1、Rf2)和电荷传递电阻Rt均比仅含有CO2腐蚀环境的低,双电层电容(Cdl)和内外膜层电容(Cf1、Cf2)均比仅含有CO2腐蚀环境的高.含有O2的CO2条件下,其保护性显著低于单一CO2条件下形成的腐蚀产物膜.提出了在含O2的CO2气体条件下,3Cr钢表面存在由多种物质组成的腐蚀产物,这导致腐蚀产物疏松多孔,不会形成单一CO2条件下存在的显著提高腐蚀产物膜保护性的Cr(OH)3层,从而促进了3Cr钢的析氢腐蚀和酸性介质中的吸氧腐蚀的机理.     

铝电极在LiNO3-KNO3熔盐中的电化学行为

采用循环伏安和恒电位电解法考察了铝电极在LiNO3-KNO3熔盐中的电化学行为. 实验结果表明, 在该熔盐中, 锂离子在铝电极上的电还原过程伴随着新生态的锂原子向电极内部的随后扩散步骤; 锂原子进入铝电极后与铝发生合金化, 形成β-LiAl合金和γ-LiAl合金; 锂离子在铝电极上的还原过程受还原态锂在铝基体内的扩散步骤控制. 循环伏安实验发现, 铝电极在该熔盐中的氧化和还原峰电流都先随循环次数增加而增大, 最后基本上趋于稳定. 这表明铝电极在该熔盐体系中具有较好的电化学稳定性.     

CuO-Ag2O/γ-Al2O3催化剂的TPR特性及氧化活性研究

采用程序升温还原技术(TPR)研究CuO-Ag2O/γ-Al2O3双组分及其单组分催化剂的还原特性以及热处理温度对其还原性能的影响。发现不同负载量的Cuo-Ag2O/γ-Al2O3催化剂的还原特性有明显差异, 反映出催化剂表面存在着不同种类的铜物种。Ag2O的存在, 使催化剂的TPR峰位与单组分CuO/γ-Al2O3的TPR曲线产生明显差异, 还原峰发生位移, 随Ag2O添加量的增加, 位移增大。对苯的完全氧化反应结果表明, 催化剂的氧化活性次序为:CuO-Ag2O/γ-Al2O3>CuO/γ-Al2O3>Ag2O/γ-Al2O3。热处理温度升高, 使催化剂表面铜物种分散状态及其还原性能发生变化。从500~900℃, 存在一个使铜物种达到最佳分散态的温度。讨论了负载于γ-Al2O3载体上的CuO-Ag2O双组分及其单组分催化剂在还原过程中金属与载体, 金属与金属间的相互作用以及热处理温度对其还原性能的影响。     

Cr2O3-Co3O4／SiO2对十八醇氧化生成十八酸反应的催化性能

 制备了一系列不同Cr／Co比例的Cr2O3－Co3O4／SiO2催化剂，并用XRD，FT－IR和BET等手段对催化剂进行了表征；考察了催化剂对十八醇氧化生成十八酸反应的催化性能，及反应条件（反应温度和反应时间）对催化性能的影响，确定了最佳反应条件．结果表明，金属硝酸盐在773K焙烧后转变成相应的氧化物并负载于二氧化硅上．Cr2O3－Co3O4／SiO2催化剂对十八醇氧化反应有很高的催化活性，十八酸选择性最高可达99．93％，收率可达52．44％．Cr2O3－Co3O4／SiO2催化剂的活性明显高于单一的Cr2O3／SiO2或Co3O4／SiO2催化剂     

层状结构LiMn_(1-x)Cr_xO_2材料合成电化学性能研究

应用流变相法合成掺Cr层状结构锂锰氧化物.XRD分析显示,掺Cr后的锂锰氧化物为单斜晶系(Monoclinic)的层状化合物,而未掺Cr的产物结构则属斜方晶系(Orthorhombic).TEM观测表明,以上两种产物的颗粒都非常细小,直径在60300nm之间,呈球形,且分布均匀.作为锂离子电池正极材料,掺Cr产物的初始容量(>180mAh·g-1)远大于未掺杂的,室温下以50mA·g-1的速率充放40周后仍可保持94%的容量.电化学测试表明,掺Cr的锂锰氧化物能抑制层状结构进一步向尖晶石相转变,从而使其循环能够稳定在2.04.4V范围内.     

某些离子对Cr_2O_7~（2－）阳极形成过程的影响

某些离子对Ｃｒ_２Ｏ_７~（２－）阳极形成过程的影响金世雄,周志刚,王岚（南开大学化学系,天津３０００７１）Ｃｒ（Ⅲ）阳极氧化为Ｃｒ（Ⅵ）是工业制取铬酸及其盐类的主要方法,也是从含铬工业废水中回收Ｃｒ（Ⅵ）的主要途径．文献￣［１］曾表明,Ｃｒ（Ⅲ）的阳?..     

固体强酸催化剂S_2O_8~(2-)/ZrO_2-Al_2O_3-M_2O_3(M=Cr,Ce,La)的制备

固体强酸具有酸强度高 ,不腐蚀设备 ,不污染环境 ,与产物分离方便等特点 ,是一种对环境友好的催化剂。业已发现固体强酸对许多重要的有机反应如烃类异构化、傅克酰基化、傅克烷基化、酯化、缩合、聚合、氧化等具有良好的催化活性 ,可替代传统的浓 H2 SO4 及 Al Cl3、HF等高污染催化剂。在前文 [1]基础上 ,本文通过添加 Cr2 O3、Ce2 O3和 La2 O3对催化剂 S2 O2 - 8/Zr O2 - Al2 O3改进后制备出 S2 O2 - 8/Zr O2 -Al2 O3- M2 O3( M=Cr,Ce,La)系列固体强酸催化剂 ,用对乙酸和正丁醇的酯化转化率评价了催化活性 ,用 XRD、BET、流…     

锂电池正极材料Li1.06Mn0.8Cr0.14O2的水热合成及其光谱研究

采用水热方法合成了掺铬锂锰氧化合物, X射线衍射和Raman光谱分析结果表明, 所得材料为具有NaFeO2结构的晶体. 由等离子发射光谱(CIP)确定其组分为Li1.06Mn0.8Cr0.14O2. X射线光电子能谱(XPS)研究结果表明, 与未掺杂的LiMnO2相比, 所得材料中Mn的平均价态增加, 这将抑制因Mn3+离子的存在而产生的Jahn-Teller畸变, 有利于提高材料的电化学循环性能.     

Cr对In/WO3/ZrO2催化剂上甲烷选择性催化还原NO的促进作用

分别采用浸渍法和机械混合法制备了Cr改性的In/WO3/zrO2(In/WZr)催化剂,考察了改性前后催化剂的CH4选择性催化还原NO的活性.结果表明,将Cr2O3与In/WZr机械混合可显著提高In/WZr催化剂活性,Cr的加入促进了气相中NO向NO2的转化.而浸渍法制备的Cr/InAVZr催化剂活性远低于改性前的In/WZr催化剂,这是由于在制备过程中部分Cr2O3转化为CrO3,使其氧化性大大提高,从而将CH4完全氧化为CO2和H2O,不利于将CH4活化为反应所需的中间活性物种.     

溶胶-凝胶法制备用于CO2气氛下乙苯脱氢反应的高活性Cr2O3-SiO2催化剂

 采用溶胶-凝胶法制备了Cr2O3-SiO2催化剂，考察了催化剂对CO2气氛下乙苯脱氢制苯乙烯反应的催化性能. 结果表明，溶胶-凝胶法制备的Cr2O3-SiO2催化剂上乙苯脱氢活性是常规的Cr2O3/SiO2负载型催化剂的2倍，Cr2O3-SiO2催化剂中Cr6+的含量较高是其具有高活性的主要原因.     

2MgO·2B_2O_3·MgCl_2·14H_2O-H_3BO_3-H_2O体系30℃相平衡

用相平衡方法研究了2MgO·2B_2O_3·MgCl_2·14H_2O-H_3BO_3-H_2O在30 ℃ 不同浓度H_3BO_3水溶液中的溶解转化产物及其溶解度。结果表明，氯柱硼镁石的 溶解转化产物，在H_3BO_3质量分数≤2.50%时为多水硼镁石；在2.50% ～ 5. 00%H_3BO_3范围时为库水硼镁石；当H_3BO_3量在5.00% ～ 5.60%之间时为章氏硼 镁石；而当H_3BO_3量≥5.60%时为三方硼镁石。提出了溶解相转化机理。     

稀土配合物前驱体热分解法合成Y2O3:Eu3+纳米材料

Y2O3:Eu是一种重要的红色发光材料。国内外生产多采用高温固相法和液相合成法,产物粒径较大,在涂屏(管)前需球磨以减小粒径,这样会造成晶粒劣化而引起光衰以及易引入杂质,使发光材料的发光性能和稳定性下降。因此,围绕荧光粉的粒度及分布、分散性和结晶性的控制     

Synergistic Effect of Ta_2O_5/F-C Composites for Effective Electrosynthesis of Hydrogen Peroxide from O_2 Reduction

The electrosynthesis of H₂O₂as an environmentally friendly green process has attracted great attention due to the importance of H₂O₂in industry and human lives.In this work,a new strategy was proposed to improve the electrical conductivity and H₂O₂selectivity of transition metal oxides catalysts.F-C(F doped carbon)was coupled with Ta₂O₅by calcining polyvinylidene fluoride(PVDF)as the carbon source using one step method.The Ta₂O₅/F-C composite catalysts show an excellent H₂O₂selectivity of more than 80%as well as high reactivity at 2.52 mA/cm²,which is greatly enhanced compared to the counterparts of F-C(selectivity of 59%)and Ta₂O₅-800(current density of 0.85 mA/cm²)in 0.1 M KOH solution.The onset potential for H₂O₂production on Ta₂O₅/F-C composites is 0.78 V in 0.1 M KOH,which indicates a negligible overpotential.In addition,H₂O₂selectivity of the catalyst can be stabilized at more than 80%after 10 hours of electrolysis in alkaline electrolyte.The high performance due to the introduction of F-C increases the conductivity of Ta₂O₅and the synergistic effect between F-C and Ta₂O₅.This work proposed an efficient synergistic effect among F-doped C and Ta₂O₅for H₂O₂production.