聚吡咯/DS~-膜电聚合过程及其可控离子交换行为的EQCM研究

采用电沉积方法在铂基体上制备了十二烷基磺酸根掺杂聚吡咯(PPy/DS-)薄膜。通过电化学石英晶体微天平技术探讨了膜的聚合机制,并结合循环伏安法和XPS能谱考察了PPy/DS-薄膜在碱金属和碱土金属溶液中的电化学行为和离子置入/置出机制。结果表明:PPy/DS-薄膜具有良好的电活性;膜电极在进行氧化还原扫描的同时伴随有阴/阳离子的交换,通过控制电位可单独实现阳(阴)离子的交换过程;电压范围为-1.05～0.14V时,薄膜在CsNO3溶液中循环扫描只伴随着Cs+的交换;PPy/DS-薄膜在碱金属溶液中的稳定性高于碱土金属溶液,尤其在CsNO3溶液中显示了良好的稳定性。PPy/DS-膜可用作优良的电控离子交换材料分离Cs离子。     

甲醇在聚苯胺载铂电极上的电催化氧化

用循环伏安法在玻碳电极上电聚合导电高分子聚苯胺用于附载Pt,提高了Pt的分散度。发现甲醇在Pt／PAN／GC电极和Pt／GC电极上均能自发解离出强吸附中间体CO,证实聚苯胺膜的存在有利于提高电极对甲醇的电催化氧化活性,CO在Pt／PAN／GC电极上的氧化峰电流明显高于Pt／GC电极。通过比较甲醇的电催化氧化活性可知,Pt/PAN／GC电极催化氧化甲醇的峰电流为58．68mA/cm^2和50．00mA／cm^2,是Pt／GC电极氧化峰电流的1．6倍和1．7倍。     

涂料和涂膜的检验、分析及评价

pH值对苹果酸水溶液中铁表面吡咯电聚合的影响 不同电化学技术分析了在苹果酸水媒介中pH值对在铁表面吡咯电聚合的影响,以硫酸钠溶液作为对比样。当pH值在4～7时,0．2M苹果酸和0．5M吡咯溶液在恒电位模式可得到均匀附着的PPy膜,而pH值范围相同时,硫酸盐水溶液中得到的PPy涂膜附着力不好。     

草酸在PPy-HEImTfa电极上的电催化性能及其机理

以离子液体1-乙基咪唑三氟乙酸盐为介质,采用恒电流方法在铂电极表面合成了导电聚合物聚吡咯（PPy-HEImTfa）。与相同条件下在硫酸溶液中合成的聚吡咯（PPy-H₂SO₄）和铂电极相比,PPy-HEImTfa对草酸的电催化活性有了很大的改善。电化学原位红外光谱分析表明：在聚吡咯表面,草酸可经电氧化生成CO₂,其氧化中间体主要是吸附态COOH;在高电位下,聚吡咯非常稳定,不易发生过氧化。     

有机媒质作用下芳香醛的间接电合成

合成了含硝基的芳基咪唑(M)、三苯胺(P)和咔唑(C)3种有机媒质,通过循环伏安法(CV)测试了这3种有机媒质的电化学性能,发现不同的有机框架对媒质的氧化还原电位和电化学可逆性有很大的影响。在室温下通过CV和恒电位电解考察了P和C对对甲氧基甲苯(p-MT)的电催化氧化性能,结果显示:在1 mmol/L P作用下,加入10%(体积分数,以总体积计)H2O,1.2 V下,p-MT电化学氧化成对甲氧基苯甲醛(p-MBA)的产率可达83%。而对氧化电位较高的对甲氧基苯甲醇(p-MBz OH)电催化氧化成p-MBA,P也表现出很好电催化活性和选择性,在室温下,1.3 V时,p-MBA的产率达90%。通过P和C分别对p-MT和p-MBzOH选择性电氧化为p-MBA的电催化性能对比,结果显示:氧化还原电位较低的P适合于具有较低氧化电位的p-MT,而氧化还原电位较高的C更适合于具有较高氧化电位的p-MBz OH。     

温度及电解液浓度对电沉积法制备Pt/C电极的影响

用电化学沉积法在活性炭表面沉积Pt来制备Pt/C电极。发现改变电沉积温度和电解液中氯铂酸的浓度制备的Pt/C电极,对甲醇及CO氧化的电催化活性有很大不同。沉积条件为80℃、5 mmol.L-1H2PtC l6 0.5 mol.L-1H2SO4与沉积条件为25℃、15 mmol.L-1H2PtC l6 0.5 mol.L-1H2SO4时沉积出的Pt/C电极对甲醇氧化呈现出较高的电催化活性。     

电沉积Ni-P/Ti电极电催化氧化甲醇性能研究

研究了钛电极上负载Ni-P和Ni在碱性介质中的甲醇氧化催化性能。结果表明,在Ni电极中掺杂P原子能够显著提高Ni电极电催化氧化甲醇的性能,主要表现在提高甲醇氧化反应电流和降低甲醇氧化反应的起始电位。氢与Ni-P之间的结合能较弱,使得吸附在Ni-P电极表面的氢原子能够快速容易的去除,提供更多的清洁表面来吸附甲醇分子以及形成甲醇氧化中间物CO的主要氧化剂H2Oa。研究还发现,Ni-P电极上甲醇氧化的起始电位与Ni(OH)2/NiOOH的氧化电位一致,而在Ni电极上甲醇氧化的起始电位比Ni(OH)2/NiOOH的电位更高,其主要是由于H原子与Ni之间的结合能比Ni-P更强。另外,P的存在能够显著降低Ni-P的晶粒尺寸、增加比表面积,从而有利于提高甲醇氧化反应电流。     

一种新型固定化介体催化强化硝基苯的厌氧生物转化

首次使用电化学聚合-掺杂技术制备了固定化氧化还原介体,用以提高硝基苯的厌氧转化效率.以典型氧化还原介体蒽醌-2,6-二磺酸钠(AQDS)为掺杂剂.以吡咯为载体,以活性炭毡(ACF)为电极基体材料制备了聚吡咯(PPy)复合材料,ACF/PPy/AQDS,并使用元素分析对其进行了表征.通过间歇厌氧生物实验考察了ACF/PPy/AQDS作为一种新型固定化氧化还原介体催化硝基苯厌氧生物转化的可行性.结果表明,ACF/PPy/AQDS不仅具有较强的催化活性,而且具有良好的催化稳定性.     

纳米Pd/石墨烯-碳纳米管的制备及乙醇电氧化性能

为了提高乙醇氧化催化剂的电催化活性和稳定性,以石墨烯纳米片(GNPs)和碳纳米管(CNTs)的混合物为载体,利用微波辅助多元醇还原法制备了具有特殊空间结构的Pd/GNPs-CNTs电催化剂。透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,混合载体的使用改善了Pd粒子的分散性,平均粒径为3.3 nm。电化学表面积(ECSA)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、计时电流(CA)等电化学测试表明催化剂电化学表面积增大,氧化峰电流密度达到100 m A/cm2,氧化起始电位负移至-0.556 V,对乙醇氧化呈现出更高的电催化活性和更好的稳定性。     

聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究

分别采用物理球磨混合法、化学原位聚合法和化学原位聚合-还原法制备了聚吡咯/氧化石墨烯混合物、聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(PPy/RGO)复合材料。通过三电极测试其电化学性能(循环伏安、恒流充放电和交流阻抗)。结果表明,通过化学原位聚合法制备的PPy/GO(304. 5 F/g)比电容远高于物理混合(16 F/g)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(126. 4 F/g)。化学法原位聚合法制备PPy/GO最佳条件是冰浴条件下和加入表面活性剂对羟基苯磺酸钠。并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对化学原位制备的PPy/GO组成、结构和形貌进行了表征。     

中间层为聚吡咯的复合电极深度处理焦化废水

电催化技术深度处理焦化废水仍受极板导电性和催化活性制约而无法广泛应用。本文在以掺杂锑的二氧化锡的钛网（Ti/SnO₂-Sb）为底层、以掺杂铈的二氧化铅（PbO₂-Ce）为顶层的二维结构之间插入良好导电性的非离子型高聚化合物聚吡咯（PPy）,形成具有三维结构的Ti/SnO₂-Sb/PPy/PbO₂-Ce电极能够增加电流效率,提高催化活性。分别通过X射线衍射图谱、高分辨率透射电子显微镜、X射线光电子能谱和热重分析来表征电极的结构、元素的化学状态和热稳定性,通过线性扫描伏安法和循环伏安法测试电极的电化学表面行为。分析表明,铈的掺杂使极板羟基自由基（·OH）产生量有较大增幅;PPy中间层的插入增强了电极热稳定性,使电流效率提升至7.55%。电化学分析表明Ti/SnO₂-Sb/PPy/PbO₂-Ce电极具有较高的活性表面积和析氧电位。为使极板达到最佳应用条件,通过响应面法得到一组预测优化参数：电流密度161.18A/m²,电解质浓度5.90g/L,极板间距1.58cm,初始pH为9.05。在最优条件下,对焦化废水的降解效率达到90.47%,能耗为0.787kW·h/g,并据此对可能得催化氧化原理提供预测。     

石墨烯基直接甲醇燃料电池催化剂的制备

通过浸渍还原法以乙二醇为还原剂制备了石墨烯及石墨烯负载的铂催化剂(Pt/Graphene),通过XRD、SEM、Raman对材料进行了分析,通过电化学测试与Pt黑催化剂对比,试验数据表明:Pt/Graphene比Pt黑催化剂电化学活性面积提高了28%,对甲醇电催化氧化峰电流提高了52%,电化学活性面积和甲醇氧化反应的稳定性均有所提高。     

乙二醇稳定的Pt/C催化剂的制备与表征

以乙二醇(EG)兼作溶剂和稳定剂,分别通过NaBH4和EG还原法制备了高度细化与分散的Pt/C催化剂,对其形貌、组成、结构和电化学活性比表面等进行了表征比较,并测试了它们对甲醇与乙醇电催化氧化的活性. 结果表明,2种催化剂中,Pt均为面心立方结构,粒径小且分布窄,在炭黑载体上分散均匀,单位质量Pt对甲醇与乙醇电催化氧化的活性相当;NaBH4还原法所制Pt/C催化剂中Pt0和Pt(220)晶面含量更高,Pt对甲醇与乙醇电催化氧化的峰电流密度分别为0.68与0.67 mA/cm2,分别是EG还原法所制Pt/C催化剂的1.2倍;2种催化剂对甲醇与乙醇电催化氧化的活性均与商品E-TEK催化剂相当.     

聚吡咯/纳米ZnO复合材料制备及其防腐性能研究

在纳米ZnO粒子存在的情况下,以吡咯单体为原料,对甲苯磺酸为掺杂剂,三氯化铁为氧化剂,采用化学氧化法制备了聚吡咯(PPy)/纳米ZnO复合物。采用扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计和傅立叶变换红外光谱仪对复合物进行形貌观察和结构表征。分别以PPy和PPy/纳米ZnO复合物为填料,加入到聚氨酯(PUR)涂层中,再涂覆于碳钢片表面,之后浸泡在3.5%Na Cl溶液中,通过开路电位、极化曲线和交流阻抗研究涂层的防腐性能。结果表明,含有PPy/纳米ZnO复合物的PUR涂层耐腐蚀效果优于PUR/PPy涂层。     

聚吡咯/纳米CeO_2复合材料的制备及防腐性能研究

以吡咯单体为原料,三氯化铁为氧化剂,加入纳米二氧化铈(CeO2)粒子通过化学氧化法制备了聚吡咯(PPy)/纳米CeO2复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪对其进行了结构表征。并将涂覆分别含聚氨酯(PU)涂层、PPy/PU复合涂层、PPy/CeO2/PU复合涂层的碳钢片,浸泡在质量分数3.5%的Na Cl溶液中,通过开路电位和极化曲线研究耐腐蚀性能。结果表明,含有PPy/CeO2/PU复合涂层的防腐效果最佳,其腐蚀电位最大,腐蚀电流密度最小,腐蚀速率最小。     

甲醇在铂微粒修饰碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺膜电极上的电催化氧化

在0.5mol·L-1硫酸介质中,采用循环伏安的电化学聚合方法,以50mv·s-1的扫描速度,在-0.1～0.9V范围内以碳纳米管/纳米TiO2(CNT/nanoTiO2)电极为基体聚合得到了聚苯胺(PAn)复合膜电极,用循环伏安法研究了CNT/nanoTiO2-PAn-Pt电极在0.5mol·L-1H2SO4溶液中的电化学行为以及对甲醇氧化的电催化行为。结果表明,CNT/nanoTiO2-PAn-Pt电极对甲醇的氧化具有很高的电催化活性,并同时存在PAn的协同催化作用。在Pt载量为0.56mg/cm2时,甲醇氧化峰电流达到152mA/cm2,随着Pt载量的增加,甲醇的氧化峰电流最高可达410mA/cm2。     

纳米碳载Pt-TiO_2催化剂制备及对甲醇电催化氧化性能研究

炭载TiO_2与PEG混合,超声振荡1 h,80℃搅拌2 h。滴加氯铂酸,调节p H值,分别用Na BH4,甲醛及甲酸还原,制得Pt-TiO_2/C催化剂a,b及c。用循环伏安法研究甲醇及CO分别在25℃和60℃的0.5 mol/L H2SO4溶液中在Pt-TiO_2/C上的氧化情况。结果表明,甲醇在60℃的酸性溶液中氧化时3种催化剂的氧化峰电位增大,峰电流密度升高,起始峰电位负移,说明升高温度有利于甲醇氧化,并且无论在25℃还是在60℃,催化剂c的电氧化能力最好,起始氧化电位最低,峰电流和峰电位最大。60℃时CO的峰电流密度和25℃时相比无太大变化,但起始氧化电位和峰电位明显负移,说明升高温度对CO的电氧化很有利,催化剂c的抗CO能力比a,b强,活性最高。     

微波法制备的Pt/C催化剂对甲醇和CO的电催化氧化

用微波间断升温法制备了3种Pt/C催化剂,运用循环伏安和线行扫描方法测试甲醇和吸附态CO在不同方法制备的Pt/C催化剂上的电催化氧化情况。发现在酸性溶液中,对于相同Pt载量的Pt(2)和Pt(3)催化剂,Pt(3)具有较小的Pt平均粒径及较高的电催化活性;对于具有较高Pt载量的Pt(1)催化剂,具有最小的平均粒径和最高的电催化活性。     

Au@Pd催化剂的制备及其催化甲醇氧化反应的研究

通过常温液相法制备了核壳结构Au@Pd/C催化剂和AuPd合金催化剂。利用XRD、TEM和电化学测试等手段对催化剂的组成、结构和催化甲醇氧化性能进行了表征。结果表明,2种催化剂的粒径均为20 nm左右;由于Au核的存在,Au@Pd/C催化剂有效增加了Pd的活性面积,提高了催化甲醇的氧化活性和稳定性;降低了Pd的还原电位,提高了其抗CO中毒的能力。     

新型钛基银电极上硼氢化钠的电化学氧化

利用水热法,以聚乙二醇为还原剂将硝酸银还原, 产生的金属银颗粒直接沉积于钛表面,制备出具有三维网状结构的新型钛基银电极 (Ag/Ti)。利用循环伏安（CV）技术研究了碱性溶液中,Ag/Ti对硼氢化钠氧化的电催化活性。结果表明,硼氢化物在Ag/Ti电极上的氧化属直接电化学氧化过程,Ag/Ti电极对硼氢化物的电化学氧化表现出极高的电流密度,并且硼氢化物氧化的起始电位较低,约为-0.64 V vs SCE,说明Ag/Ti电极对硼氢化物氧化具有高度的电催化活性,有望作为硼氢化物燃料电池的阳极材料而得到应用。