认知结构理论指导下的高校应用电化学课程双语教学实践

应用电化学是一门讲述基本电极过程、电化学分析技术及能量储存与转换等知识的专业基础课程。太原理工大学化学化工学院在认知结构教学理论的指导下,以英文原版教材为基础,以中英文结合的教学语言为媒介,采用讲授为主、翻转课堂为辅的教学方法,实施了应用电化学课程双语教学,并同步进行了实验教学和评价方式的改革。教学充分激发了学生的学习兴趣,获得了良好的效果。     

电化学法测定硼氢化钠浓度的研究

硼氢化钠（NaBH4）的电化学氧化反应是一个复杂的不可逆氧化过程。采用循环伏安法分析了NaBH4在Pt电极上的电化学氧化行为,发现在0 mol/L～0.1 mol/L NaBH4直接氧化形成的氧化峰与浓度呈线性关系,拟合的直线方程具有良好的重现性,相对标准偏差为2.42%。所建立的方法可用于NaBH4浓度的快速测定。     

咪唑离子液体中氧在MnO_2电极上的电化学性能

以N-甲基咪唑和不同链长的卤代烷烃为原料,合成了三种咪唑类的双(三氟甲基磺酰)亚胺根(TFSI―)离子液体。测定了它们的电导率与电化学窗口;并通过循环伏安、计时电流和交流阻抗等电化学方法,对三种离子液体在涂覆MnO2玻碳电极上的氧还原性能进行了研究。实验结果表明:咪唑环上侧链的链长越长其电导率越小,但对电化学窗口影响不大。分析了氧在三种离子液体中的氧还原电催化机理,比较其电化学性能,均发现咪唑环上侧链链长越短其电化学性能越好。     

质子交换膜燃料电池有序化膜电极研究进展

质子交换膜燃料电池的发展和应用是促进现代生活方式低碳环保化的最重要路径之一。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件,实现膜电极结构的有序化是同时满足低铂载量和高电化学性能要求的关键。本文系统总结和分析了最近有关有序化膜电极的相关研究进展。与发展较为缓慢的质子导体有序化相比,以催化剂有序化和催化剂载体有序化为路径实现的有序化膜电极结构优化已经得到快速发展,对于促进质子交换膜燃料电池规模化应用表现出极大的发展潜力。     

碱性溶液中硼氢化钠在铜阳极上的氧化行为

Polarization data of BH^-₄ oxidation on Cu anode in alkaline solution were measured at steady state by a self-made experimental cell. The experimental polarization curve showed three regions：the region at lower over-potential η（below 0.4 V approximately）,the region at higher η（above 0.6 V approximately）and the transitional region at medium η. It was found that the limiting current density is caused by the limiting elemental step rather than the external mass transport. The apparent reaction order with respect to BH^-₄ changes from 0 to 1. The active energy is about 40 kJ·mol^-1 in both regions with lower and higher η,and is higher than 40 kJ·mol^-1 in the transitional region. With the experimental temperatures and NaOH concentration,the hydrogen production rates released by the electrode reaction were measured at ［BH^-₄］/［OH^-］ratios of 1∶40,1∶20,1∶6. 7 and 1∶4,which is strongly dependent on the over-potential. The apparent number of released electron n by the reaction was calculated by using the measured amounts of hydrogen and coulomb. Higher value of n was obtained at lower ［BH^-₄］/［OH^-］ratio,higher temperature as well as higher over-potential. Under the experimental conditions,the value of n varies from 0 to 7,while in the transitional region it is just in the range of 3 to 5. The experimental results indicate that the limiting current density or n value will increase by virtue of proper experimental conditions. However,to considerably increase the current density at lower over-potential requires a modified anode with higher activity.     

薄壳层核壳型Ni/Pt纳米粒子的制备及电催化性能

通过胶体-化学镀法制备不同厚度薄壳层核壳型Ni/Pt纳米粒子, 采用HRTEM、EDS、XPS和XRD手段对粒子的形貌、晶型和组成进行物理表征. 采用动电位、循环伏安法对其氧电还原和甲醇电氧化活性进行测试. 实验结果表明, 核壳结构Ni/Pt纳米颗粒基本为球形, 其中Ni₁-Pt_0.067平均直径为7 nm左右, 壳层厚度约1 nm. 与Pt/C相比, 核壳型Ni/Pt纳米粒子对氧电还原和甲醇电氧化的催化活性显著提高. 在所制备的不同壳层厚度催化剂中, Ni₁-Pt_0.067/C在0.5 mol/L H₂SO₄中氧电还原的最大峰电流密度可达到143.06 mA/mg, 是相同反应条件Pt/C峰电流密度的1.4倍; 而Ni₁-Pt_0.067/C在0.5 mol/L H₂SO₄+1.0 mol/L CH₃OH溶液中甲醇电氧化峰电流密度可达538.3 mA/mg, 是Pt/C峰电流密度的5.2倍. 若以1 mg贵金属Pt为基准, Ni₁-Pt_0.067/C的比质量活性相对Pt/C的提高了30倍.     

碱性条件下M/C(M=Pt, Pd, Ni, Ag, Au)对甲醇氧化电催化活性的对比研究

用化学还原法制备了M/C(M=Pt, Pd, Ni, Ag, Au) 5种纳米金属碳截催化剂,用XRD、XPS分别表征活性物的晶相结构、表面组成和价态形式,用TEM观察催化剂微观形貌,用循环伏安法测定不同催化剂对甲醇氧化的电催化活性。结果表明,催化剂中的纳米金属粒径在3~11 nm之间,纯度较高,在载体表面的分布较为均匀;Pd/C催化剂对甲醇氧化有较好的催化作用,Ni/C对甲醇氧化有一定的活性,而Ag/C和Au/C几乎没有活性。在1 mol·L-1CH3OH+1 mol·L-1NaOH条件下,Pd/C对甲醇氧化最高峰电流密度为890 mA·mg-1,约为Pt/C的66%,Ni/C对甲醇氧化最高峰电流密度为6.3 mA·mg-1,仅为Pt/C的0.46%。     

化工类本科专业课程体系实践性教学环节改革方案的探索与实践

本文对太原理工大学在开展化工类专业实践性教学改革探索中,从构建新的实践教学新体系,建立校内外实践教学基地,教材建设和多媒体课件开发应用,实践教学科学化管理和研究,师资队伍建设和学生创新能力培养机制等方面的工作进行了总结,通过试点实践,取得了阶段性的成果.     

二氧化氯对部分水解聚丙烯酰胺的降黏作用

研究了二氧化氯对部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）的降黏作用，探讨了pH值、温度及其他氧化剂及复配体系对黏度的影响及其降黏作用机理。结果表明，pH值对HPAM黏度的影响较大，复配硫酸亚铁或过氧化氢可明显降低黏度。提出了水解反应和氧化反应都是引起HPAM溶液黏度大幅下降的原因。     

铁氰化铜钴复合膜的制备及其电化学性能

采用电沉积法在铂基体上制备出电活性铁氰化铜钴复合膜.在0.1mol/LKNO3溶液中采用循环伏安法并结合电化学石英晶体微天平技术考察了复合膜的电化学行为以及循环寿命.并在0.1mol/L(KNO3+CsNO3)溶液中测定不同混合浓度下复合薄膜的伏安曲线,分析了薄膜对Cs+和K+的选择性.实验表明:铁氰化铜钴复合膜是一种取代型杂化铁氰化物,非单一膜的简单组合.具有良好的离子交换特性及选择性,且循环寿命好于单膜,具备电化学控制离子分离膜的初步特征.