二价钛离子在NaCl-KCl熔盐中的活度分析EI北大核心CSCD

熔盐电化学工艺是提取与提纯金属钛最具前景的方法。钛离子活度的确定对研究钛的熔盐电解机制具有重要意义。因此,为得到熔盐中二价钛离子浓度与其活度的关系,本文采用开路电位法在三电极体系下测定了含定量钛离子及饱和金属钛的Na Cl-KCl共晶盐中的离子平衡电位,并由Nernst方程计算得出二价钛离子的活度,进而获得了对应的活度因子。结果表明:在1023 K下,当熔盐中二价钛离子摩尔分数介于0.296%~2.378%时,其活度值单调地介于0.00205~0.01877,且其活度因子为0.693~0.998。本研究可为精确确定熔盐中钛离子活度及进一步研究钛离子歧化反应的平衡常数提供重要基础。     

Ni-Cr-Cu三元合金电极制备及其析氢性能研究

以废旧紫铜片为基体,Ni粉、Cr粉为覆膜材料,通过活化反应烧结法制备了Ni-Cr-Cu三元合金电极材料。采用X射线衍射分析(XRD)、场发射电镜(SEM)、能谱(EDS)等对电极的物相、形貌结构、元素分布以及析氢产物进行表征;通过循环伏安、线性极化、交流阻抗等方法测试了合金电极材料的电催化析氢性能。结果表明,Ni-Cr-Cu三元合金薄膜电极具有优异的析氢性能,调节Cr元素的含量可提高其析氢催化活性,在室温条件下,Ni30%Cr-Cu三元合金电极材料在6 mol/L KOH的溶液中析氢性能较好,其析氢过电位仅有-0.13 V (vs RHE),交换电流密度为10 mA/cm~2时对应的极化电位为-0.145 V (vs RHE);经开路电位测试36 000 s后,电极材料的开路电位(η)从0.05 V变化为0.02 V,仅降低0.03 V,表明析氢电极化学稳定性良好。     

Ni-Cr-Mo-Cu多孔磷化物电极的制备及电催化析氢性能研究

为了解决电解水析氢过程中所用电极材料的低效率、高成本问题,采用粉末冶金法—低温磷化法制备了一种Ni-Cr-Mo-Cu多孔磷化物电极。采用X射线衍射分析(XRD)、场发射电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等对电极的物相、形貌结构以及元素分布等进行表征;通过开路电位、线性极化、交流阻抗等方法测试了磷化物电极材料的电催化析氢性能。结果表明Ni-Cr-Mo-,Cu多孔磷化物电极具有优异的析氢性能,调节磷化时间可在较大程度上提高其析氢催化活性。在室温条件下,磷化时间为2小时的Ni-Cr-Mo-Cu多孔磷化物电极在6mol/L KOH的溶液中析氢性能较好,其析氢过电位仅有-0.19V (vs RHE),交换电流密度为10mA/cm2时对应的极化电位为-0.20V (vs RHE);经开路电位测试18000s后,电极材料的开路电位 (η) 从+0.80变化为0.78V (vs RHE),仅降低0.02 V,表明其具有良好的电催化稳定性。     

冷轧带钢电解清洗极板腐蚀机理和原因

采用线性电位扫描法研究了碳钢在不同脱脂剂浓度下的阳极极化过程,进一步研究了碳钢在不同不同脱脂剂浓度条件下、不同电位下的恒电位、恒电流电解行为,在此基础上对生产现场进行了考察。电化学实验表明：碳钢阳极极化过程依次经历活化区、钝化区、过钝化区及极限区;活化区基体活化溶解电流小,不影响电极寿命;过钝化区电极表面开始发生析氧反应;极限区析氧反应达到极限,使基体腐蚀反应大量发生,电极寿命降低;脱脂剂浓度越低、阳极电位越高,电极表面基体溶解反应速率越大,相应电极使用寿命越短。实际生产中,极板表面由于电流分布不均使其局部电流超过极限电流导致局部腐蚀发生,而电解槽内极板安装精度、电极表面气泡无法逸出、极板表面污泥淤积等都均会影响电流分布。     

全固态钢筋混凝土Cl~-选择电极的制备与性能研究

采用高纯银箔(99.99%)的电化学氧化法制备了全固态卷压式Ag/Ag Cl电极,并用于混凝土中的Cl-浓度检测。该Cl-选择电极具有较大的比表面积和交换电流密度,以及较低的温度系数。在模拟混凝土孔隙液中的测试表明:相比粉压式Ag/Ag Cl电极,卷压式电极具有更接近理论值的线性电压响应斜率(-58.2 m V)和电位稳定性,在230 d内电位波动不大于4 m V。混凝土中Cl-浓度测量表明:通过将电极表面包裹了一层PVA凝胶电解质薄膜,可显著提高其Cl-电位响应稳定性和抗干扰能力,且电极电位与混凝土中的lg[Cl-]之间具有良好线性度。表面分析证明,该卷压式电极不仅增加了电极的活性表面积,提高了电极的稳定性与反应活性;同时,借助于Ag Cl/Ag的多层堆叠,增强了Ag Cl颗粒与Ag基体间的附着力,提高了混凝土中Cl-的检测可靠性和电极的使用寿命。     

海水管路黄铜焊接接头在人工海水中的电化学阻抗谱

利用扫描电镜(SEM)、阳极极化与电化学阻抗谱(EIS)试验方法,研究了紫铜管路中的黄铜焊缝在人工海水中的腐蚀特性。结果表明,在Tafel区,黄铜焊缝以CuCl2-络合离子和Zn2 溶解,并且CuCl2-和Zn2 的扩散是该溶解过程的控制步骤;当电极电位极化到-0.01～ 0.31V时,难溶物Cu2O、CuCl、ZnO和Zn(OH)2ZnCl2附着在电极表面阻碍电极极化,因而在EIS谱图上出现2个容抗弧;电极电位超过 0.31V后,难溶物开始溶解至 0.57V完全溶解,这时电极反应以脱锌腐蚀为主,电极过程为Zn2 离子向溶液扩散控制。     

非晶态氢氧化镍材料电极理论放电容量估算

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出非晶态氢氧化镍，将其粉体制成微电极作为研究电极，并以Pt电极作为辅助电极，Hg·HgO电极作为参比电极构成三电极体系。通过对非晶态氢氧化镍样品电极过程极化曲线的测试，计算其交换电流密度和极限电流密度，并根据计算结果，估算出非晶态氢氧化镍作为电极活性材料在充放电过程中电极反应转移电子数近似为1．35，理论放电比容量为393．26mAh／g，表明具有较高的电化学容量。     

大气环境中SO_2和H_2S对铜的电化学腐蚀行为比较

采用电化学阻抗谱和极化曲线比较研究了含有SO2或H2S的大气环境中铜电极在液膜中的电化学腐蚀行为。结果显示,随着SO2或H2S含量的增加,铜电极的电荷转移电阻和膜电阻减小,双电层电容和膜电容增大,同时铜电极的腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,大气中的SO2或H2S可能通过改变铜电极表面腐蚀产物的组成,降低电极反应阻力,促进铜的阳极溶解过程,加速铜的腐蚀。在相同质量浓度下,两种腐蚀性气体中H2S对铜的侵蚀性更大。     

静水压力对X100钢在NaHCO_3+NaCl溶液中电化学行为的影响

采用动电位极化、电化学阻抗谱和Mott-Schottky等电化学测量方法研究了静水压力对X100管线钢在0.5 mol/L Na HCO3+0.03 mol/L Na Cl溶液中的电化学腐蚀行为的影响。结果表明:随静水压力增加,X100钢表面点蚀坑数量和面积增加;静水压力增加使溶液离子的活性增加,促进Cl-在钝化膜中的吸附,腐蚀反应的速率加快,腐蚀电流密度增加。静水压力增加使钝化膜组成由低压时的氧化物或氢氧化物转变为高压时的碳酸盐,导致耐蚀性降低,而点蚀形核几率增加。X100管线钢钝化膜具有n型半导体性质,随静水压力的增加,钝化膜内Cl-的增多使晶格缺陷增多,促进了氧化膜的破裂。     

Cu-20Zr合金在盐酸溶液中的脱合金腐蚀历程

采用电化学方法、化学分析和表面分析技术,系统研究了Cu-20Zr双相铸态合金和磁控溅射Cu-20Zr纳米薄膜在HCl溶液中的脱合金腐蚀规律.对Cu-20Zr双相铸态合金的研究表明,铸态Cu-20Zr合金中的双相为富Zr的Cu51Zr14相,及Cu与Cu9Zr2的共晶组织;在低阳极极化电位条件下,Cu51Zr14相因富含活性组元Zr而优先溶解,说明双相合金的溶解行为首先决定于合金的相及其本身的活性.对溅射Cu-20Zr纳米薄膜腐蚀规律的研究表明,在不同电极电位下,薄膜中各元素的溶解规律不同.当电极电位低于Cu的标准电极电位时,材料的腐蚀以富Zr相中Zr组元的优先溶解为主;但当电极电位高于Cu的标准电极电位后,薄膜中Cu、Zr元素同时溶解;随后,由于Cu2 与溶液中的Cl-反应,生成氯化铜或氯化亚铜腐蚀产物覆盖于薄膜表面,使Cu的溶解过程受到抑制,但Zr元素却仍然随电极电位的增加而快速溶解.     

镁海水电池阳极活化机理研究

研制了新型Mg-Hg-X合金阳极材料,用扫描电镜(SEM)、能谱、X-射线衍射(XRD)和电化学测试等方法分析了镁合金阳极材料在海水介质中腐蚀前后的微观结构、表面形貌及表面元素的组成,研究了Mg-Hg-X合金阳极的溶解过程及活化机理.结果表明:在放电初期,Mg-Hg-X合金阳极材料中的第2相粒子随点腐蚀的发生直接脱落,形成腐蚀坑,随后Mg-Hg-X合金阳极溶解在介质中的合金元素离子与基体镁发生反应,再沉积于镁阳极材料表面的点蚀孔中,形成Hg、X的沉积层,破坏钝化膜的结构,降低了Mg-Hg-X合金阳极极化.使电极电位负移,同时沉积的具有高析氢过电位的Hg、X抑制了析氢腐蚀.     

Ni-Cr系列热喷涂材料电极电位对比研究

Ni Cr-Cr_3C_2、Ni60B及0Cr19Ni9是三种包含Ni-Cr的热喷涂材料,主要用于电站锅炉受热面防腐蚀治理。为了从电化学的角度出发,更加深入地探讨热喷涂涂层的高温腐蚀机理,对三种喷涂材料的电极电位进行了测试。采用线形回归方法,推断出650℃时三种喷涂材料的电极电位与离子浓度的关系。结果表明:650℃离子浓度相同时,Ni-Cr系列热喷涂材料的电极电位由高到低分别为Ni60B、NiCr-Cr_3C_2和0Cr19Ni9。Ni60B与NiCr-Cr_3C_2的电极电位始终高于20钢;当0Cr19Ni9离子浓度等于0.3299 mol/L时,其电极电位与20 g钢相等。     

退火温度对PtCu双金属催化剂结构及析氢活性的影响

通过离子束溅射辅助沉积技术(IBSAD)制备了掺杂Cu元素的Pt基催化膜电极,并对电极进行了退火处理.利用EDS及XRD检测了电极的成分及结构,通过循环伏安法测试电极的析氢活性.结果表明:掺杂Cu的膜电极中形成了PtCu合金固溶体,且参与合金化的程度随退火温度而变化,显示退火温度是影响PtCu金属合金化的关键因素;经400℃退火的试样电极的交换电流密度较原样提升约11.6％,析氢峰电位降低,说明金属Cu参与到Pt基催化剂的合金化过程能有效提高催化性能.     

Hydrogen Evolution Reaction of the Electrodeposited Amorphous Ni--S—Co Alloy in Alkaline Medium

通过电沉积方法获得了Ni-S-Co非晶合金镀层．电化学测试结果表明，非晶态Ni-S-Co合金电极的析氢过电位仅为70mV，析氢反应的电化学活性高于其它种类的电极(包括非晶态Ni-S合金电极)，计算了电极的电化学参数(Tafel斜率b,交换电流密度i0和表观活化能△H^*)．XRD和SEM测试表明，在电解过程中，非晶态Ni-S-Co合金电极的电化学稳定性高于非晶态Ni-S合金电极．长时间电解实验表明，非晶态Ni-S-Co合金电极在模拟工业电解条件下具有相当高的活性和稳定性．     

高浓度Bi3+离子对Cu电解精炼中阴极过程的影响

采用线性电位扫描法、循环伏安法、电导测定及XRD,XPS法等研究了高浓度Bi3+离子存在于酸性CuSO4电解液中对Cu电解精炼阴极过程的影响.研究表明Bi3+离子的存在减小了电解液的电导率,降低了阴极Cu沉积反应的交换电流密度、极限电流密度和峰电流密度,对Cu沉积反应起极化作用.在通常电流密度200 A·m-2下电解,Bi不会在阴极沉积,但促使Cu沉积的晶面220择优取向更加突出.在高电流密度1000 A·m-2下电解,Bi以Bi2O3形式存在于沉积层中,Cu沉积的晶面择优取向为111.     

水中杂质和电极电位对国产SA-508Ⅲ低合金钢在模拟一回路高温水环境中应力腐蚀破裂的影响

采用慢应变速率试验(SSRT)和电化学控制结合的方法,研究了水中杂质(氯离子和硫酸根离子)和电极电位对国产核电压力容器用SA-508Ⅲ(含S 0.0025%)低合金钢在模拟压水堆(PWR)一回路290℃高温高压水质环境中应力腐蚀破裂(SCC)性能的影响。电位范围从-720～+400mV(SHE),模拟从低氧含氢的理想状态到溶解氧显著超标状态的一系列服役环境。试验结果表明,在无杂质掺杂、掺杂10mg.L-1的氯离子和掺杂10mg.L-1硫酸根离子的三种水环境中,电极电位对该材料SCC的影响相似,当电位处于-720～-200mV(SHE)范围时,试样上未发现SCC,随着电位逐渐升高,试样出现SCC迹象直至发生显著的SCC而脆断。水中掺杂10mg.L-1的氯离子或硫酸根离子后,发生显著SCC而脆断的电位下降,即SCC敏感性提高。扫描电镜断口观察表明,SCC裂纹通常在试样表面的夹杂物处萌生,并以准解理穿晶模式呈扇形扩展。分析表明,该钢SCC破裂机理应该属于阳极溶解机制。     

制粉工艺对贮氢电极高倍率放电性能影响的动力学分析

研究了干法、湿法和湿法加添加剂三种制粉工艺条件下得到的贮氢合金粉末电极的交换电流密度、电化学反应电阻、阳极极化和阴极极化 ,从动力学的角度对贮氢电极高倍率放电性能进行了分析。结果表明 :湿法制粉工艺能大大的提高贮氢电极的交换电流密度 ,从干法制粉的 85 6 4mA·g-1增加到湿法加添加剂工艺的 16 6 99mA·g-1;降低电极电化学反应电阻 ,采用干法、湿法或湿法加添加剂制粉工艺贮氢电极的反应电阻分别为 0 30Ω、0 2 4Ω和 0 15Ω ;湿法加添加剂制粉时氢在α相中的扩散系数Dα 差不多达到干法制粉的二倍 ;湿法加添加剂的条件下 ,阴极极化和阳极极化均达到最小。表明湿法制粉工艺能有效地提高贮氢合金电极的电化学反应活性 ,从而提高贮氢合金电极吸、放氢过程的动力学性能     

工业纯钛TA2在含硫化物深海水环境中的应力腐蚀行为

深海水环境具有静水压力大、溶氧量低、侵蚀性离子复杂等特点,使得深海水环境具有较强的腐蚀性。目前,钛及钛合金在深海环境下的腐蚀及应力腐蚀行为机理尚不清楚,这对钛合金在深海环境中的应用造成较大的威胁。文中采用电化学方法及U型弯试验研究了工业纯钛TA2在模拟深海环境下的电化学行为及应力腐蚀行为。结果表明,静水压力对TA2均匀腐蚀及阴极析氢反应均有所促进,随着静水压力增大,TA2腐蚀电流密度及析氢电流密度均增加。硫化物的加入一定程度上降低了TA2钝化膜稳定性,并对阴极析氢反应有较为明显的促进。应力腐蚀试验表明深海硫化物作用下TA2具有一定的应力腐蚀敏感性。TA2在深海条件下,虽然SCC以氢致开裂为主,但是由于氧含量与浅海等环境的不同,阳极溶解机制也是TA2在深海条件下SCC开裂的原因。     

表面离子渗氮对X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

对X80管线钢表面进行离子渗氮,研究其在酸性鹰潭土壤模拟溶液中的腐蚀行为。电化学和腐蚀失重实验的结果表明:浸泡相同时间,经离子渗氮的试样比X80钢更耐蚀,其腐蚀速率小于X80钢。离子渗氮处理使X80钢表面生成了ε相和γ'相,可显著提高腐蚀电位,使腐蚀反应更难发生;氮化物及钢中固溶氮原子,可显著降低自腐蚀电流密度,降低腐蚀反应速率。随浸泡时间的增加,经离子渗氮的试样表面的自腐蚀电流密度单调增加,源于表面腐蚀产物膜致密性差,易形成微孔和缝隙,加速腐蚀。     

La掺杂对Ti/Sb-SnO2电极改性机制的研究：电化学分析

为研究稀土掺杂对Ti/Sb-SnO_2催化电极的改性机理,采用溶胶凝胶法制备了La掺杂Ti/Sb-SnO_2电极,以苯酚为目标有机物,考察了电极的电化学性能。极化曲线和Mott-Schottky分析表明:La改性Ti/Sb-SnO_2电极的析氧电位先增大后减小,且在2.0 V电位下Sn:Sb:La(摩尔比)为100:10:1.5时电极交换电流密度值最大;改性后电极的平带电势负移,Mott-Schottky拟合直线斜率从2.96降为1.66,活性表面积增大,载流子浓度提升。循环伏安和交流阻抗分析表明:掺杂后电极电化学反应电阻减小,活性电荷由14.1μF提升至322μF;苯酚直接氧化峰电流增大,峰电位减小。以上结果解释了电极电催化活性提升的内在原因。