离子液体对PbO2电极性能的影响

目的 提升PbO2电极寿命以及对酚类废水的电氧化催化活性和选择性。方法 分别添加离子液体1-丁基-3-甲基-咪唑六氟磷酸盐（[BMIM]PF6）和1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐（[Emim]BF4）至Pb(NO3)2溶液中,用阳极电积法制备了有SnO2+Sb2O3中间层的PbO2电极。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、加速寿命实验、线性扫描和循环伏安测试、电氧化降解实验等考察了不同离子液体的电离产物对电极性能的影响,并与采用F-修饰的常规PbO2电极的性能进行了对比。结果 离子液体修饰的PbO2电极晶粒结晶度高,晶面取向发生改变,晶粒大小均一度高,表面平整致密、棱角多,电极有效表面积和活性点增多,且[BMIM]PF6修饰的PbO2优于[Emim]BF4修饰的PbO2。[BMIM]PF6修饰的PbO2和F-修饰的PbO2的加速寿命和电极性能稳定期分别为168.8、162.6 h和101.2、69.8 h,析氧电位分别为1.71 V和1.59 V。循环伏安显示,[BMIM]PF6修饰PbO2氧化峰电位更小,氧化峰电流更大,相同条件下,[BMIM]PF6和F-修饰PbO2对p-NP废水的电氧化降解率和有机碳去除率分别为95.7%、87.1%和85.2%、61.5%,而电解槽槽压分别为3.26 V和3.47 V。结论 离子液体[BMIM]PF6、[Emim]BF4修饰PbO2电极的结晶度、晶粒均一性、致密性增强,电极活性点增多,且由于两种离子液体电离的离子大小不同,导致对电沉积晶粒的空间位阻不同,使得前者强于后者。晶粒形态和组织结构的差异,使得[BMIM]PF6修饰PbO2对酚类废水的电氧化催化活性、选择性和寿命显著增强。     

添加物对βPbO2离子膜电极表面形貌的影响

在化学镀液中加入添加物,可以改变离子膜电极表面形貌.试验研究了加入F-和Fe2 两种添加物后,βPbO2镀层形貌特征的变化.试验结果证明,F-能减缓沉积过程中Pb2 的释放速率,使得βPbO2镀层颗粒细小、均匀、致密;加入Fe2 镀层比加入F-效果更好,因为超声波搅拌,Pb和Fe的分布都比较均匀,是理想的镀层沉积形式.     

铝掺杂改性钛基PbO2电极性能研究

采用阳极电沉积技术制备了金属铝掺杂改性的Ti/PbO₂电极,通过表面粗糙度测量仪,扫描电镜,X射线衍射仪、线性极化扫描和交流阻抗谱电化学测试和加速寿命试验对铝掺杂引起PbO₂涂层电极的物理化学特性的影响进行分析,并对铝掺杂改性的Ti/PbO₂电极对苯酚模拟废水电催化氧化降解行为进行考察。结果表明,Al₃₊添加可使得Ti/PbO₂电极涂层结晶细化、沉积均匀致密,表面粗糙度明显降低,结瘤缺陷改善;铝掺杂改性的Ti/PbO₂析氧电位升高,电荷传递及催化性能提高,但呈非单调变化,其中添加3mM Al₃₊制备电极的析氧电位最高可达到2.09V,导电性优异,电催化性能最佳,电化学稳定性高,其强化寿命可达到460h,比未改性电极寿命提高了100h。铝掺杂改性的Ti/PbO₂电极对苯酚模拟废水具有良好的电化学氧化降解能力,180min处理后苯酚去除率最高可达到93.6%,COD去除率最大可达到73.6%。     

锡锑中间层的铕掺杂量对 Ti / PbO2电极性能的影响

采用涂层热解法在Ti基体表面制备不同掺杂量的铕掺杂锡锑中间层,并在锡锑中间层的表面电镀上PbO2。对所制备的电极作LSV曲线,研究了电极的电化学性能;以对硝基苯酚为目标有机物,考察了电极的电催化活性;采用SEM,XRD等分析方法表征了电极中间层的形态、元素组成和结构组成,据此分析了电极的性质。结果表明,铕掺杂量对电极的各项性能有较大影响,制备电极时以n(Sn)∶n(Sb)∶n(Eu)=1∶0.1∶0.01为佳,该掺杂量下得到的电极析氧电位和电催化能力较高,表面涂层结构和覆盖度较好,电化学寿命达78.6 h。     

离子膜上化学镀βPbO2

简要介绍了复合膜电极的优点,详细介绍了在Nafion膜上直接化学镀βPbO2催化层的过程.结果表明,用此方法镀制的二氧化铅过程简单、好控制,颗粒细、结合致密、粘附牢固.经X光衍射知,βPbO2质量分数超过95%,颗粒虽不均匀,但粒度小,比表面积大.从不同时间的阳极极化曲线知,所得镀层稳定、耐腐蚀.     

钛基PbO2电极上苯酚的电化学氧化

以Ti为基体，通过热分解Pb（NO3）2水溶液制备了Ti／PbO2电极以及含有SnO2＋Sb2O3中间层的Ti／SnO2＋Sb2O3／PbO2电极，并将所制备的电极应用于模拟苯酚废水的电化学氧化降解。结果表明：含有SnO2＋Sb2O3中间层的Ti／SnO2＋Sb2O3／PbO2电极在相同的操作电流密度下，槽电压低于未加中间层的Ti／PbO2电极。以聚合前驱体制得的Ti／SnO2＋Sb2O3／PbO2电极为阳极时，在25℃，电流密度15mA／cm^2下，恒电流电解浓度为2．13×10^-3mol／L的模拟苯酚废水，电解3．0h后，苯酚浓度降为1．67×10^-5mol／L，苯酚去除率达99．2％；电解6．5h后，COD下降率为84.3％。阳极寿命快速检测实验结果表明，添加锡锑中间层后的Ti／SnO2＋Sb2O3／PbO2电极，其寿命显著提高。     

卤素阴离子对离子液体缓蚀性能的影响

通过电化学阻抗谱、极化曲线、扫描电镜和原子力显微镜等测试对比了不同卤素阴离子的咪唑基离子液体对 X70钢在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中的缓蚀性能。结果表明,它们都属于混合型缓蚀剂,均可以有效地抑制X70 钢的腐蚀;且随着缓蚀剂浓度的增大,缓蚀效率逐渐增大;在浓度为 5 mmol/L 时,缓蚀效率达到最大。1-乙烯基-3-丁基咪唑碘盐 ([VBIM]I) 的缓蚀效率最高,其次为1-乙烯基-3-丁基咪唑氯盐 ([VBIM]Cl),而1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐 ([VBIM]Br) 的最低,这主要归因于I^-的特异性吸附。所研究离子液体缓蚀剂的阴离子和阳离子之间存在协同缓蚀作用,即离子液体的阴离子和阳离子都参与了对金属的缓蚀。     

La3 离子在EMIMBF4离子液体中的电化学行为研究

采用三电极体系对La3 离子在0.01mol/L LaCl3－0.1mol/L LiCl－EMIMBF4离子液体电化学还原制备金属镧的电极过程进行了研究。循环伏安法结合恒电位电解法研究结果表明La3 离子的电化学还原是不可逆过程,还原步骤为一次完成La3 3e-→La。计时电流法结合恒电位电解法研究表明La3 离子的还原过程受到扩散控制,传递系数和扩散系数分别为0.0492和(1.07-1.19)?0-6 cm2/s。     

制备温度和电流密度对不锈钢基PbO2 电极电化学性能的影响

在不同温度和电流密度的条件下,制备不锈钢基PbO2电极,分析了电极的析氧曲线及析氧动力学参数,进而考察了温度和电流密度对PbO2电极节能性和电催化活性的影响。结果表明:温度为80℃,电流密度为30mA/cm2时,制备的电极成分稳定,重现性好,可有效降低槽电压,电催化活性良好;在小电流密度下的主要产物为β-PbO2,大电流密度下生成部分α-PbO2;与传统的铅基阳极材料相比,该PbO2电极节能性和催化活性均有较大程度的提高。     

La3+离子在EMIMBF4离子液体中的电化学行为研究

采用三电极体系对La3+离子在0.01mol/LLaCl3-0.1mol/LLiCl-EMIMBF4离子液体电化学还原制备金属镧的电极过程进行了研究。循环伏安法结合恒电位电解法研究结果表明:La3+离子的电化学还原是不可逆过程,还原步骤为一次完成La3++3e-→La。计时电流法结合恒电位电解法研究表明:La3+离子的还原过程受到扩散控制,传递系数和扩散系数分别为0.0492和(1.07～1.19)×10-6cm2/s。     

不同基底上离子液体薄膜的制备及其摩擦学性能的研究

采用旋涂的方法在不同基底上制备离子液体(1-烯丙基-3-己基咪唑六氟磷酸盐)薄膜，用PF—PM动静摩擦试验机评价了薄膜的摩擦学性能。羟基化基底和乙烯基化基底上制备的薄膜同钢球对摩时，具有很低的摩擦因数和很长的耐磨寿命，该薄膜有可能作为低载荷下的减摩抗磨防护涂层。     

1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐离子液体中镝电沉积行为

研究室温下Pt电极上Dy3+离子在1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐(EMIMBF4)离子液体中的电化学行为。循环伏安法结合计时电流法和计时电位法研究结果表明,Dy3+离子的电化学还原是不可逆过程,还原为一步完成,即Dy3++3e-→Dy。计时电流法结合恒电位电解研究表明,Dy3+离子的还原过程受扩散控制。测得浓度0.01mol/L的Dy3+离子在0.1mol/LLiCl-EMIMBF4离子液体中的传递系数、扩散系数分别为0.176和(4.87-5.04)×10-10cm2/s。SEM和XRD分析表明,金属镝颗粒直径为几百纳米。     

电化学氧化法再生不锈钢着色老化液的研究

通过循环伏安法测定了Pb及Pb-PbO2电极在1.0mol/L H2SO4介质中,Cr2(SO4)3发生电化学氧化的相关参数,选择Pb-PbO2电极为阳极,采用双室隔膜电解槽进行电化学氧化再生不锈钢着色老化液,确定了操作工艺条件如下:阴极支持液为5%的H2SO4溶液,阳极电流密度为5A/dm2。恒电流电解7.5h,三价铬转化率为25.97%,电流效率为68.45%。经过电化学氧化法再生后,老化液中的Cr6+即恢复至效用范围,用于着色不锈钢片能达到与新配制的着色液一致的效果。     

新型离子液体作为甘油润滑添加剂的摩擦性能

目的 改善甘油作为润滑剂的摩擦学性能。方法 合成一种含脲基新型无卤素的功能化咪唑离子液体(M-16-DOSS)并作为甘油的润滑添加剂。通过核磁共振和高分辨四级杆飞行时间质谱对M-16-DOSS的结构进行表征。采用同步热分析仪测试甘油润滑体系的热稳定性。采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机评价了甘油润滑体系的摩擦磨损性能,通过三维轮廓仪对磨损体积和磨斑形貌进行了表征。采用EDS和XPS分析了磨斑表面元素和元素化学形态。结果 合成的功能化咪唑盐离子液体结构正确、纯度合格。M-16-DOSS与甘油具有良好的相容性且能够提高甘油的热稳定性。M-16-DOSS作为甘油的润滑添加剂可显著改善甘油的摩擦学性能,添加量达到1.5%时,摩擦系数下降到0.1,磨损体积下降80%。结论 在摩擦过程中发生了摩擦化学反应,通过硫氮的协同作用与铁和氧等元素形成了化学反应保护膜,有效地阻止了摩擦副之间的直接接触和碰撞,提高了甘油的减摩抗磨性能。     

[Bmim]OTf-ZnCl2-PC体系超声电镀锌工艺及镀层耐蚀性能研究

目的研究超声功率对镀层表面形貌和镀层耐蚀性的影响。方法采用[Bmim]OTf-Zn Cl2-PC离子液体,利用超声电沉积方法,在铜电极表面沉积金属锌。利用电化学工作站考察阴极极化曲线以及镀层的耐蚀性能,测定镀层的电沉积速度。利用扫描电镜分析镀层的表面形貌,显微维氏硬度计测定镀层的硬度,考查超声波功率对镀层性能的影响。结果加入超声波后,金属的还原电位发生正移,镀层的沉积速度从无超声波作用时的4.652 g/(m~2·min)下降到2.146 g/(m~2·min),镀层表面均匀、致密,结合力强,表面硬度从无超声波作用时的185HV增加至251HV。根据Tafel直线外推法得出镀层的腐蚀电位从-1.14 V增加到-0.62 V,腐蚀电流密度从8.8μA/cm~2降低到2.3μA/cm~2,镀层的耐蚀性能变好。结论增加超声波功率明显提高镀层的表面质量,粗糙度逐渐变好,镀层耐蚀性有明显增加的趋势。综合考虑超声电沉积锌镀层的最佳超声功率为120 k W·h。     

氨基酸离子液体润滑剂的结构与摩擦学行为的关系

利用酸碱中和法合成了一系列季铵盐和季膦盐氨基酸离子液体(AAILs)润滑剂,以合成润滑油聚α-烯烃(PAO10)和传统含氟离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐(L-F104)作为参照样,评价了粘温性能、热稳定性以及作为不同摩擦副润滑剂的润滑性能,探索了阴、阳离子结构对其物理化学性质和摩擦学性能的影响规律。结果表明:季膦盐氨基酸离子液体的粘温性能和热稳定性明显优于季铵盐氨基酸离子液体;这些离子液体中,阴离子上硫元素的引入可显著提高其粘温性能,而芳环的引入却使其粘温性能明显下降。结构对其摩擦学性能的影响规律与摩擦副种类有关:当钢/钢、钢/铜摩擦副作为润滑剂时,在常温或高温条件下,均具有优异的减摩抗磨性能;当钢/铝摩擦副作为润滑剂时,只有含芳基的季铵盐氨基酸离子液体具有优于PAO 10和L-F104减摩抗磨性能。     

Preparation and Characterization of Titanium Based PbO2 Electrodes Doped with Some Common Elements

采用电沉积法制备了4种钛基体PbO2电极,其中3种分别采用Fe、Ni和Ag进行掺杂。利用SEM、XRD、强化寿命测试及线性伏安扫描对所制备4种电极性质进行表征,结果表明:4种电极表面均为四方体形PbO2颗粒;非掺杂电极及Ni掺杂电极的平均颗粒直径非常接近,且要小于Fe掺杂及Ag掺杂电极;Fe掺杂电极的强化测试寿命最长(116h),这可能是由其致密的表面所导致;Ni掺杂电极的析氧电位为4种电极中最高,并在苯酚降解实验中拥有最高的COD去除效率及平均电流效率,以及最低的能耗值。