La掺杂的SnO2-Sb中间层对钛基IrO2+Ta2O5电极性能的影响

目的改善Ti/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极的析氧电催化性能。方法用热分解法在钛基材上制备了La掺杂的SnO_2-Sb中间层,并以此作为基体涂覆IrO_2+Ta_2O_5活性层,制备了Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射能谱(EDS)及X-射线衍射光谱(XRD)技术分别分析了中间层和活性层的表面形貌、元素组成及晶相结构。采用线性扫描伏安曲线(LSV)和强化寿命测试方法在硫酸溶液中分别研究了Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极的析氧电催化活性和使用稳定性。同时,考察了La的掺杂比例对Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5电极强化寿命的影响。结果相对未掺杂La的中间层,掺杂La后的中间层表面裂纹减少,有更高的析氧过电位和更低的析氧电流密度。La掺杂对活性层的表面形貌和晶相结构基本没有影响,但电极的析氧电流密度有所提高。通过测试不同La掺杂比例涂层电极的强化寿命,发现La最佳掺杂比例为nLa:nSn=0.5:100。和未掺杂La涂层相比,La最佳掺杂比例涂层电极的强化寿命提高了22.8%。结论相对于未掺杂的Ti/SnO_2-Sb/IrO_2+Ta_2O_5电极,La掺杂后的Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极析氧电催化活性和强化寿命都得到改善。     

稀土Ce掺杂Ti基IrMn复合涂层电极的制备与性能

采用溶胶凝胶法在400℃条件下制备不同Ce含量的Ti/IrO_2+MnO_2+CeO_2电极,并运用SEM、循环伏安、析氧极化曲线、交流阻抗实验分析Ce掺杂量对Ti/IrO_2+MnO_2+CeO_2电极的微观结构和电化学性能的影响。结果表明:各涂层表面都是由带有裂纹的低洼区和致密的高隆区组成,当涂层中Ce含量为10%时,可以明显改善涂层电极的表面形貌与结构,增加比表面积。在电化学性能方面,相比不含Ce的IrMn电极,适量CeO_2可以提高Ti/IrO_2+MnO_2+CeO_2电极的电催化性能,并在10%的Ce含量时,Ti/IrO_2+Mn O_2+CeO_2电极的电化学活性达到最大。     

Ti基IrO_2+Ta_2O_5梯度化涂层电极的制备及其电催化性能

以Ta_2O_5为底层,将不同摩尔比的Ir-Ta前驱体溶液依次涂敷在Ti基体表面,制备了一种Ti/IrO_2+Ta_2O_5梯度化涂层电极。通过扫面电子显微镜(SEM)、能谱测试仪(EDS)和X射线衍射测试仪(XRD)分别考察电极表面涂层的形貌、元素和物相组成,采用线性扫描伏安曲线(LSV)、恒电流极化曲线和强化寿命测试方法分别研究电极的析氧电催化活性和稳定性,考察底层厚度和梯度化活性层厚度配比对电极寿命的影响。结果表明:在相同的活性组分IrO_2担载量下,与采用传统方法制备的Ti/IrO_2+Ta_2O_5电极相比,Ti/IrO_2+Ta_2O_5梯度化涂层电极具有更优越的电催化活性和稳定性。     

Pt·IrO_2/TiO_2阳极材料之研究

研究了铱含量、热分解温度等因素对电解制备次氯酸盐用铂铱钛阳极的涂层结构和电极性能的影响。结果表明,当电极涂层为Pt·IrO_2混合结构时,其催化性和抗腐蚀性明显地优于不含铱的纯铂涂层。室温下,用10A/dm~2的电流电解5％NaCl溶液,测得Pt·IrO_2阳极电解初始的析氯电位为1.03V,运行800h后为1.24V,且极化曲线继续持平,而在同一条件下,铂涂层电极只运行560h,电位已由开始的1.35V升至1.80V。     

钛基Ir-Si-Ce复合电极制备及在电沉积钴中的应用

采用热分解法制备Ti/IrO_2-SiO_2及Ti/IrO_2-SiO_2-CeO_2复合氧化物阳极。采用SEM分析对比掺入CeO_2前后电极表面微观形貌的变化,采用循环伏安曲线及析氧极化曲线将自制Ir-Si-Ce电极与自制Ir-Si电极及商品电极(Ir-Ta-Sn、Ir-Ru、Ir-Ta、Ir-Sn)进行分析对比。采用双膜三室电沉积法从氯化钴溶液中回收钴,探讨自制电极与商品电极槽电压、能耗及抑氯性能优劣。结果表明:掺杂稀土Ce有利于提高电极表面粗糙度、增大其活性表面积、提高其电催化活性;相比于Ir-Si、Ir-Ru、Ir-Sn、Ir-Ta、Ir-Ta-Sn电极,Ir-Si-Ce电极析氧电位最低、电催化活性最高;电沉积回收钴实验中,相比于其它电极,Ir-Si-Ce电极槽电压及能耗最低、抑氯性能最好,氯气削减率高达97.5%。     

TiO2-SnO2复合电极的制备及性能

以钛酸丁酯为先驱体、无水乙醇为溶剂、二乙醇胺为鳌合剂,采用溶胶-凝胶浸渍提升法制备钛基TiO2-SnO2复合电极.借助于含油废水化学需氧量(COD)的去除效果和紫外吸收光谱考察了电极的电催化氧化能力.并采用SEM、XRD和EDX等表征方法分析了Sn的掺杂对所制备电极表面形貌、涂层晶体结构和电极表层的元素组成的影响,通过电化学线性伏安扫描测定了其析氧电位,分析了电极结构与电催化特性之间的关系.结果表明,当热处理温度为500℃时,所制备电极的涂层中TiO2主要为锐钛矿型,掺杂适量Sn后,电极的表面变得更加平滑、致密,涂层表面晶粒明显细化.当Sn的摩尔掺杂比为n(Ti):n(Sn)=100:10时,复合氧化物涂层电极的电催化性能最好,电极的析氧电位为2.1 V,此电极处理含油废水60 min时,COD去除率达到了87.5%,较未添加Sn的电极相比对COD的去除率提高了26.7%,这说明掺杂适量的Sn提高了电极的催化性能.     

含石墨烯IrO_2-Ta_2O_5涂层钛阳极性能改进研究

采用热分解的方法制备了不同含量石墨烯(graphene)的IrO_2-Ta_2O_5涂层钛阳极(Ti/IrO_2-Ta_2O_5-G),并运用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)等分析手段和循环伏安(CV)、阳极极化及电化学阻抗谱(EIS)等测试方法对阳极的微观结构和电化学性能进行研究。结果表明:Ti/IrO_2-Ta_2O_5-G阳极表面凹凸不平,裂纹细而小,为析氧反应提供了更多的活性中心,电化学活性表面积增大,析氧电催化活性增强;加有不同量石墨烯的Ti/IrO_2-Ta_2O_5-G阳极的电化学性能有一定差别,其中加入0.4 g·L~(-1)石墨烯阳极的电化学性能提高最明显。     

Ta含量对Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极电容性能影响

采用低温热分解法制备了Ti基IrO_2-Ta_2O_5氧化物涂层电极。通过X射线衍射(XRD),循环伏安曲线,交流阻抗谱,恒流充放电等测试方法分析了Ta含量对IrO_2-Ta_2O_5氧化物涂层组织结构及电容性能的影响。结果表明,Ta_2O_5可抑制IrO_2的晶化程度。随涂层中Ta含量增加,晶化度降低。当Ta含量为60 mol%时,IrO_2-Ta_2O_5电极的结晶度为6.4%,具有较小的电荷转移电阻和最高的比电容(239.2 F/g),比IrO_2电极比电容(54.1 F/g)提高了近4倍。     

电沉积制备(Ni-W-P)-TiO_2纳米复合电极的催化析氢性能

用恒电流复合电沉积方法制备(Ni-W-P)-TiO2复合电极,讨论TiO2悬浮量和电沉积时间对电极催化析氢性能的影响。采用SEM和XRD对电极的表面形貌和晶体结构进行分析,以稳态极化曲线对电极的催化析氢特性进行评价,并推测其反应机理。结果表明:(Ni-W-P)-TiO2电极是纳米TiO2粒子相和纳米晶Ni-W-P固溶体相构成的复合电极,具有较高的催化析氢活性;在25℃、0.5mol/LH2SO4介质中(Ni-W-P)-TiO2电极的表观交换电流密度是Ni-W-P合金电极的2.7倍,是Ni电极的53倍;当电流密度为100mA/cm2时,该电极电势相对于Ni-W-P电极正移了176mV,相对于Ni电极正移了581mV;(Ni-W-P)-TiO2复合电极催化活性的提高主要源于反应机理的改变,复合电极表面的TiO2纳米粒子与Ni-W-P合金具有明显的电子协同效应。     

IrO_2涂覆载量对IrO_2-CeO_2-G/Ti电极组织结构和电容性能的影响（英文）

采用热分解法制备了新型IrO_2-CeO_2-G/Ti复合电极。采用SEM、TEM、XRD和XPS等测试手段分别对不同IrO_2含量的电极进行表征。采用循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗谱法对电极的电化学行为进行研究。结果表明,IrO_2涂覆载量为2.5 mg/cm~2的电极具有最大的比电容值459.5 F/g。在5 mA/cm~2电流密度下,经5000次充放电循环后IrO_2涂覆载量为2.5 mg/cm~2电极比电容仍能保持97.8%。该种复合电极材料因其独特的元素组成和良好的赝电容性能,是一种理想的超级电容器电极材料。     

微米金刚石负载纳米银的电化学性能

微米金刚石拥有优异的物理化学性能。为拓展其应用领域,通过葡萄糖还原银氨溶液中的络合Ag+,在微米金刚石表面负载纳米银颗粒。通过SEM、TEM、EDS和XRD等分析手段表征复合材料的形貌、组成和结构。使用旋转圆盘电极进行实验,研究不同银负载量的微米金刚石的氧还原和析氧特性。结果显示:微米金刚石表面负载质量分数为10%的银时,氧还原反应极限电流密度是4.1mA/cm2,析氧反应的极限电流密度是27.5mA/cm2。      

Recent advance in single-atom catalysis

Single-atom catalysts(SACS) have obtained a great deal of attention in many catalytic fields due to the high atom utilization efficiency and high catalytic activity.Recently,great achievements on S ACs have been made for thermocatalysis,electrocatalysis,and photocatalysis which play an important role in obtaining value-added products.However,it remains a great challenge to fabricate S ACs with high metal loading and investigate their reaction mechanisms.Therefore,it is necessary to highlight the recent development of S ACs in these fields to guide future research.In this review,we overviewed the thermocatalysis applications of SACs in CO oxidation,preferential oxidation of CO,water-gas shift reaction,methane conversion,methanol steam reforming,aqueous-phase reforming of methanol,hydrogenation of alkynes and dienes,hydrogenation of CO,and hydrogenation of substituted nitroarenes.Moreover,the oxygen reduction reaction(ORR),hydrogen evolution reaction(HER),oxygen evolution reaction(OER),CO_2 reduction reaction(CO_2 RR),and N_2 reduction reaction(N_2 RR) for photocatalytic and electrocatalytic fields were also overviewed.Lastly,the opportunities and challenges of SACs were pointed out.     

稀土在离子渗氮中的氧化对催渗效果的影响

利用Ｘ射线衍射仪和扫描电镜研究了稀土催渗离子渗氮过程中,稀土与氧之间的作用对催渗效果的影响。结果表明：用新稀土块进行催渗时,稀土易与渗氮气氛中的氧结合,使气氛中的大部分氧被清除,大大削弱了氧对不参氮的阻碍作用,提高了渗速,稀土遥这种除氧作用是稀土催离子渗氮的又一重要原因,用过的旧稀土块催渗效果差,原因是在其表面形成了一怪厚的氧化物,使稀土的催渗作用不能充分发挥,若将这层氧化物剥去后再使用,稀土的催     

Effects of oxygen partial pressure and atomic oxygen on the microstructure of oxide scale of ZrB2–SiC composites at 1500 °C

The oxidation behaviour of ZrB₂-20 vol.% SiC composites was investigated based on the microstructural evolution of oxide scale under different oxygen partial pressures at 1500 °C, and the similar experiment was performed in atomic oxygen for comparison. The thickness of the oxide scale increases first and then gradually decreases as the pressure decreases, which is strongly dependent on both total pressure and oxygen partial pressure. The atomic oxygen significantly enhances the oxidation of ZrB₂–SiC composites, but has little effect on the microstructure of oxide scale. The oxidation mechanism of ZrB₂–SiC composites is also discussed in detail.     

Pt-W-Ru-Se簇合物用于DMFC氧还原性能的研究

用低温合成法制备出不同Pt掺杂量的Pt-W-Ru-Se催化剂,应用旋转圆盘电极电位扫描法测试其对氧还原反应的催化作用,采用XRD、EDS、XPS技术表征结构及表面组成。结果表明,Pt能够显著增强W-Ru-Se对氧还原反应的催化活性,尤其以含5%Pt(质量分数,下同)的Pt-W-Ru-Se催化剂最为明显,在0.5mol·L-1H2SO4中其对氧还原反应的电催化活性超过了W-Ru-Se和Pt;甲醇存在时,其稳定性和抗甲醇性也都超过了Pt。     

Mn2O3掺杂对MnO催化氧还原性能的提高

本文主要研究了纯相MnO以及Mn₂O₃掺杂MnO氧还原催化剂的结构和性能,XRD、SEM、HRTEM等测试表明,氢气还原条件下可以得到Mn₂O₃掺杂的MnO,氨气还原得到纯相MnO。循环伏安(CV)法、Tafal曲线法、时间电流曲线和线性扫描伏安等方法对其催化氧还原性能的研究表明：MnO催化氧还原的峰值电压在-0.1 V到-0.5 V之间,Mn₂O₃的掺杂提高了氧还原峰值电流强度和电压;RDE与RRDE测试表明：Mn₂O₃掺杂MnO的催化氧还原反应主要是4电子反应,而纯相MnO催化氧还原主要是2电子反应。通过本研究表明：Mn₂O₃掺杂提高了MnO的催化氧还原性能,元素不同价态离子的共存提高了催化氧还原反应的活性。     

高熵合金电解水电极的研究进展

开发合适的催化材料,制备出高性能、大规模、低成本的催化电极,可减少电解水过程的能量消耗、提升制氢效率。高熵合金由于具有高催化活性,在催化电极应用方面受到广泛关注。综述了应用于电解水过程中析氢反应和析氧反应的高熵合金催化电极的研究进展。首先简述了电解水制氢的工业背景和电化学原理;分析了高熵合金催化活性的来源,即杂化能带结构带来的更为合理的表面吸附能和更多的表面活性位点,以及其特有的高熵效应与“鸡尾酒”效应对整体催化活性的影响;接着讨论了高熵合金的成分设计理念,即通过非贵金属元素的替代来降低成本,同时通过改变合金化元素含量提高高熵合金的内禀活性、增加表面活性位点数量;介绍了第一性原理计算在高熵合金催化机理研究、催化表面吸附能调控、合金成分高通量筛选中的应用;总结了高熵合金平板、多孔、负载纳米颗粒催化电极制备的工艺特点,以及其中的问题与挑战;最后对未来高熵合金电催化电极的发展前景和研究方向进行了展望。     

钢铁材料在海水中阴极氧还原反应研究进展

概括地介绍了海水中溶解氧在钢铁材料表面上的还原机理,综述了钢铁材料表面氧化膜、生物膜、海水中离子对氧还原反应的影响,总结了应用于氧还原反应研究中的测试方法.     

Properties of hydrogen permeation barrier on the surface of zirconium hydride

A hydrogen permeation barrier was manufactured by the in situ reaction of zirconium hydride with oxygen.A reduction in the hydrogen permeation of the oxide films was detected by measuring the mass difference of the zirconium hydride samples after the dehydrogenation experiment.The reaction of zirconium hydride with oxygen occurs only under the condition that the temperature is higher than 673 K in the oxygen partial pressure of 0.1 MPa.The oxide film is composed of two layers,a permeable oxide layer and a dense oxide layer,and the main phase of the oxide film is ZrO2 with baddeleyite structure.The XPS analysis shows that O-H bonds exist in the oxide film,which are helpful for resisting hydrogen diffusion through the oxide film.     

线材表面红色浮锈成因分析及控制措施

针对线材产品表面红色浮锈问题,根据实际生产不同规格、不同钢种线材表面红色浮锈的宏观特征,统计分析了产品规格、轧制速度、终轧温度、吐丝温度、冷却水水质等工艺参数对成品线材表面红色浮锈的影响。分析得出:红色浮锈并非由后续三次氧化铁皮演变而成,是线材表面附着的氧化铁皮微粒在高温下与水和氧气的反应产物。工艺参数对线材表面红色浮锈影响的实质是影响线材表面氧化铁皮微粒与水和氧气反应的外部条件。因此,需要在减少反应物数量、减少反应时间、降低反应温度、减弱冷却水中带电离子的催化作用等方面对生产工艺进行改进。提出了通过增加二次氧化铁皮吹扫装置、改善冷却水水质、在冷却水中加入药剂以中和带电离子,以及优化轧制过程温度制度等措施来减少线材表面红色浮锈。