Bi-SnO2/GO电催化膜的制备及其性能研究

采用电化学-水热法,以聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜为支撑,制备Bi掺杂SnO_2修饰氧化石墨烯(GO)的电催化膜(Bi-SnO_2/GO),通过SEM、TEM、EDS、XRD、LSV、EIS、CV等手段对其结构及性能进行表征,并考察了其对水中大肠杆菌的去除效果.结果表明,当Bi/Sn摩尔比为1∶15、电沉积电压为2.0 V时,制备的Bi-SnO_2/GO催化膜的析氧电势为1.75 V,Bi-SnO_2/GO膜表面均匀分布着纳米Bi-SnO_2粒子,粒子尺寸约为10.4 nm,Sn和Bi元素的质量分数分别为11.28%和3.59%;当外加直流电压为2.5 V且连续运行5 h时,Bi-SnO_2/GO催化膜对水中大肠杆菌的去除率达到96.82%,表明Bi掺杂SnO_2显著提高了GO基电催化膜的电性能及对大肠杆菌的去除性能(～62.0%).     

不锈钢/β-PbO2-CNT复合镀层电极的制备及其性能

为了获得一种锌电解用新型阳极材料,在不锈钢上先电化学沉积α-PbO2为中间层,再在镀液中掺杂碳纳米管(CNT)制备了β-PbO2-CNT复合镀层。通过扫描电镜、X射线衍射仪及电化学方法研究了复合镀层的形貌、成分及不同CNT含量的复合镀层在Zn2+-H2SO4体系下的电化学性能。结果表明:CNT掺杂细化了β-PbO2-CNT复合镀层的晶粒,复合镀层表面有正八面体的β-PbO2颗粒、CNT以及因CNT而生成的小八面体β-PbO2晶粒,掺杂CNT提高了复合镀层电极的电催化性能,但对其耐蚀性的提高不多;镀液中CNT的含量为20 g/L时,制备的复合镀层电极的电催化性能和耐蚀性能较好,与Pb-Ag(1%)合金电极相比,以复合镀层电极作锌电解阳极时槽电压下降了160 mV,电流效率有所提高。     

酚醛树脂/活性炭基微孔炭膜制备及结构调控

以酚醛树脂和活性炭为主要原料,甲基纤维素为黏结剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为造孔剂,采用压模成型及一步炭化法制备高比表面积酚醛树脂/活性炭炭基微孔炭膜(PRCM),通过调节原料配比及制备工艺参数等实现微孔炭膜结构的可控制备.结果表明,当酚醛树脂质量分数为45%,炭化温度1 150℃,PVB添加质量分数20%时,酚醛树脂/活性炭微孔炭膜的抗折强度、电导率、孔隙率、纯水通量和比表面积分别为8.2 MPa、400.3μS/cm、44.2%、93 L/(m~2·h)和370.2 m~2/g.此外,采用溶胶-凝胶法将纳米TiO_2负载微孔炭膜制备电催化膜电极(TiO_2/CM).在相同配比和制备工艺条件下,对比煤基、煤沥青/活性炭以及酚醛树脂/活性炭三种原料所制备电催化炭膜的电化学和电催化降解苯酚性能.结果显示,TiO_2/PRCM具有最优的电化学活性和催化降解效率.以其所构建的ECMR处理10 mmol苯酚废水时,COD和苯酚去除率分别可达86.5%和94.6%.这是因为PRCM具有较高的比表面积和石墨化程度,导致其具有较高的催化效率.酚醛树脂/活性炭炭基微孔炭膜在含酚废水过程中展现了良好的电化学和机械性能.     

CV和Tafel曲线对稀土掺杂Ti/SnO2-Sb电极电催化性能研究

采用热分解法制备了稀土Dy、Nd、Eu及Gd掺杂Ti/SnO2-Sb电极,以苯酚为目标有机物,研究了所制备电极降解有机物的性能.在500 mg/L苯酚溶液中进行了所制备电催化电极的循环伏安(CV)特性分析,研究发现4种稀土(Dy、Nd、Eu和Gd)掺杂电极中苯酚在Nd掺杂Ti/SnO2-Sb(Ti/SnO2-Sb-Nd)电极上的直接氧化的峰电流最高,为4.46 mA/cm2.在0.5 mol/L的H2SO4溶液中进行了Tafel曲线测试,4种稀土掺杂Ti/SnO2-Sb电极的析氧电位分别为2.293、2.313、2.277、2.263 V(vs.Ag/AgCl).结果表明,所制备的4种稀土掺杂电极降解苯酚的性能与采用CV和Tafel曲线方法分析的结果一致,可以采用电化学方法评价电极的电催化氧化性能.     

NiCoP/炭电催化膜的制备及性能研究

以煤基炭膜为基膜,采用三电极体系的电化学沉积策略制备了NiCoP/炭电催化膜.通过XRD、SEM、XPS与EDS对NiCoP/炭电催化膜的形貌、结构与元素含量进行了分析,并考察了电催化膜对溴甲酚绿的去除效果.结果表明,NiCoP催化剂均匀担载在煤基炭膜表面;当外加直流电压为2.5 V时,新型NiCoP/炭电催化膜对溴甲酚绿去除率维持在88.46%,表现出良好的染料废水处理性能与可重复使用性能.     

(Pt/Sn)-碳纳米管复合物的电催化性能

以碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)为载体、乙二醇和甲酸钠为还原剂,采用浸渍法制备了不同Pt/Sn原子比的(Pt/Sn)-CNT复合物.通过X-射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对碳纳米管负载金属颗粒过程中的显微结构变化进行了研究.结果表明:Pt、Sn粒子在碳纳米管上高度分散,粒径分布在3.5nm～6.5nm之间,Sn元素以Pt-Sn合金和SnO2结构存在.循环伏安(CV)测试表明:Pt/Sn原子比为2.5:1～3.5:1时,(Pt/Sn)-CNT复合物的催化活性和抗毒化能力最佳.(Pt/Sn)-CNT复合物中CNTs保持了完整结构,对Pt、Sn粒子起到了稳定性作用,有利于提升(Pt/Sn)-CNT复合物对甲醇的氧化活性.     

活性炭基微孔炭膜制备及电化学性能

分别以高比表面积(860 m~2/g)活性炭和煤粉为原料,辅以煤沥青、羧甲基纤维素(CMC)为粘结剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为造孔剂,采用压膜成形和焙烧工艺制备活性炭基炭膜(ACM)和煤基炭膜(CM),借助SEM、TG和电化学工作站等手段对炭膜结构与性能进行了表征.同时,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/ACM和TiO_2/CM复合膜电极,探索其电催化水处理性能.结果表明,改变造孔剂含量可以有效调控炭膜孔径尺寸及分布,所制备微孔炭膜孔径范围0.16～0.82μm.与TiO_2/煤基炭膜(TiO_2/CM)复合膜电极相比,TiO_2/ACM复合膜电极具有更高的比表面积(55.9 m~2/g)、更优的电化学活性和电催化效率.以TiO_2/ACM复合膜电极为阳极构建电催化膜反应器(ECMR)对苯酚废水(COD为2 450 mg/L)处理,当电流密度为1 mA/cm~2、停留时间为12 min时,COD去除率高达92.4%.     

多壁碳纳米管对钛基二氧化铅电极电化学性能的影响

为提高钛基二氧化铅电极的电化学性能,利用直流电沉积法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)掺杂改性的电积锌用钛基二氧化铅复合阳极材料。通过XRD、SEM等测试方法,研究了不同多壁碳纳米管添加量对电极活性层的物相组成、微观形貌的影响规律。结果显示:掺杂MWCNTs后,在与PbO_2共沉积过程中会阻碍PbO_2的连续生长,使PbO_2晶体细化,同时MWCNTs的引入使得PbO_2晶体在(301)晶面发生了明显的择优生长。电化学测试表明,与纯Ti/β-PbO_2电极材料相比,Ti/β-PbO_2/CNTs电极材料具有更好的电化学性能,当MWCNTs的添加量为3.0g/L时,电极的析氧过电位为1.566 V,降低了0.054 V;自腐蚀电流密度为5.225×10-6A/cm2,降低了8.095×10-6A/cm2,电极的电催化活性和耐腐蚀性能得到改善。     

TiO2-PTFE对6063铝合金微弧氧化膜层的影响

为了探究TiO₂和聚四氟乙烯(PTFE)对6063铝合金微弧氧化膜层的影响,在Na₂SiO₃基础电解液中添加TiO₂和PTFE固体纳米微粒,采用微弧氧化技术(MAO)在6063铝合金上制备了微弧氧化复合膜层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究了微弧氧化陶瓷膜层的形貌、相组成、元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明：加入4 g/L TiO₂和10 mg/L PTFE制成复合添加剂制备的复合膜层其表面孔径尺寸明显降低,膜层厚度增加,结构致密;摩擦系数由0.9降到0.5,耐磨性最好;电化学试验测得复合膜层的自腐蚀电位最大,为-0.18 V;自腐蚀电流密度最小,为1.09×10^-8 A/cm²。     

通过与氧化石墨烯复合增强金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料 MOF(Ni)-74及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料 MOF(Ni)-GO,并利用线性伏安扫描(LSV)等电化学方法在 N2饱和的0.5 mol/L H2SO4溶液中对材料的电催化性能进行了检测.实验结果表明,GO 的掺杂能显著提升金属有机框架材料 MOF(Ni)-74的电催化活性.其中 GO 含量为8%时,所得复合材料表现出最好的电催化析氢活性,起始电势仅为-0.462 V,塔菲尔斜率为110 mV/dec,同时该材料也表现出很好的电化学稳定性.     

碳纳米管用作镍氢电池负极材料的充放电性能研究

本文比较了碳纳米管在不同放电电流密度下以及在Ar气氛及真空条件下进行热处理后的电化学充放电性能.采用三电极体系,Ni(OH)2/NiOOH为对电极,CNTs-Ni(质量比1:9)电极为工作电极,Hg/HgO电极为参比电极,6Mol/LKOH为电解液.试验结果显示,在同样的制作条件和同样的放电条件下,采用Ar气氛1000℃热处理的碳纳米管的电化学充放电性能最好,放电量最大为541.2mAh/g,相应的放电平台为1.1V,最大放电量是未经热处理的碳纳米管放电量的1.37倍.可见,热处理是提高碳纳米管电化学充放电性能的一个有效途径;采用不同的放电电流对碳纳米管的电化学充放电性能进行研究,发现在2000mA.g放电电流下还有300mAh/g的放电容量,结果表明碳纳米管具有较好的大电流放电性能.     

Sb-SnO2聚醚砜电催化有机膜的制备及其性能研究

以碳布为支撑体,采用相转化法制得掺锑二氧化锡(Sb-SnO_2)聚醚砜电催化有机膜。采用Sb-SnO_2聚醚砜电催化有机膜对直接红31染料进行降解,研究降解效果。采用X射线衍射对Sb-SnO_2聚醚砜电催化有机膜进行表征。考察了导电聚合物用量、催化剂用量、电解质用量以及电压、染料初始浓度等对Sb-SnO_2聚醚砜电催化有机膜降解直接红31染料的影响。研究表明,在导电聚合物聚苯胺用量为1.0g,催化剂Sb-SnO_2用量为2.0g,电解质氯化钠用量为8%(wt,质量分数),电压为2.6V,直接红31染料初始浓度为20mg/L条件下,Sb-SnO_2聚醚砜有机膜对直接红31染料降解效果较好,降解率达到96.74%。     

含Mn中间层钛基二氧化锡电催化电极的性能

采用高温热氧化方法制备了含Mn中间层的钛基二氧化锡电催化电极Ti/Mn/SnO2.采用SEM、EDX以及XPS等检测方法对电极表面涂层的形貌、元素组成及元素化学态进行了分析,研究了所制备Ti/Mn/SnO2电极电催化氧化降解苯酚的性能.结果表明,Mn中间层的引入降低了电极对苯酚的电催化降解活性,使电极的使用稳定性大为提高.含Mn中间层的存在,可防止电化学反应过程中析出的氧向基体的扩散,离子对Mn2 /Mn4 与Sn2 /Sn4 的存在改变了SnO2电极表面催化剂的组成和结构,导致电极性能变化.     

非晶态Pd-P/聚吡咯/泡沫Ni电极对五氯苯酚的催化还原

电催化还原氯代有机物具有效率高和环境友好等优点。研究采用电化学沉积法在泡沫Ni上制备了非晶态Pd-P/聚吡咯/泡沫Ni(Pd-P/PPy/foam Ni)复合电极, 用于电催化还原法去除水中的五氯苯酚(PCP)。扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS)等表征结果表明, 掺杂P使Pd催化剂分散均匀, 粒径变小, 且由晶态结构转变为非晶态。由电催化还原PCP发现, 掺杂P明显提高了电极的催化活性。在n(Pd)/n(P)为1 : 3, Pd负载量为0.15 mg/cm ², H₂SO₄浓度为0.2 mol/L, 阴极电位为-1.2 V条件下, 处理180 min后, PCP的降解率达到90.8%。另外, Pd-P/PPy/foam Ni电极重复使用8次, 仍保持良好的稳定性。     

用玻璃粉作粘结剂制备碳纳米管厚膜及其场发射特性

研究了用涂敷法制备的碳纳米管（CNT）厚膜及其场发射特性,裂解法获得的碳纳米管与玻璃粉等混合、研磨,直接涂敷在Si基底上,经烧结后制成碳纳米管厚膜,二极结构测量的结果表明,碳纳米管厚膜有较低的开启电场（1.0～1.25V/μm）,场强为5V/μm时,电流密度达到了50μA/cm^2.该工艺的烧结过程应控制好,加热时间稍长会使CNT厚膜的场发射性能很快下降,时间过长会使CNT处在厚膜表面之下,无法有效发射电子.浆料中的玻璃粉比例增大时,碳纳米管阴极的场发射性能会有所降低.     

硅基碳纳米管厚膜的制备及其场发射研究

该文研究了用涂敷法制备碳纳米管(CNT)厚膜的制备和场发射特性,裂解法获得的碳纳米管与玻璃粉等混合、研磨,直接涂敷在Si基底上,二极管结构测量的结果表明,碳纳米管厚膜有较低的开启电场(1.0～1.5v/μm),场强为5V/μm时,电流密度达到了50μA/cm~2。该工艺的烧结过程应控制好,加热时间稍长,会使CNT厚膜的场发射性能很快下降,时间过长会使CNT处在厚膜表面之下,无法有效发射电子。浆料中的玻璃粉比例增大时,碳纳米管阴极的场发射性能会有所降低。     

通过与氧化石墨烯复合增强金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料MOF(Ni)-74及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料MOF(Ni)-GO,并利用线性伏安扫描(LSV)等电化学方法在N_2饱和的0.5mol/L H_2SO_4溶液中对材料的电催化性能进行了检测。实验结果表明,GO的掺杂能显著提升金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化活性。其中GO含量为8%时,所得复合材料表现出最好的电催化析氢活性,起始电势仅为-0.462V,塔菲尔斜率为110mV/dec,同时该材料也表现出很好的电化学稳定性。     

铝合金表面杂化膜层的制备和耐蚀性研究

以γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(GPS)和双酚A(BPA)为主要原料,采用溶胶-凝胶工艺在铝合金表面制备了纳米GPS/BPA杂化膜层,通过动电位极化(PDS)法确定了制备较好防护性杂化膜层的GPS、BPA摩尔比,用反射吸收红外光谱(RA-IR)对AA2024-T3铝合金表面杂化溶胶交联前后的变化进行了表征,并用扫描电子显微镜(SEM)分析了交联后膜层中无机相的分布.采用盐雾试验和电化学阻抗谱(EIS)测试了这种杂化膜层的防腐蚀性能.结果表明,无机相呈颗粒状均匀分布在膜层中,颗粒平均大小45～80 nm,GPs和BPA摩尔比为1∶1时杂化膜层的防腐蚀保护性能最优.固化后的杂化膜层中仍有环氧基团剩余,膜层和基体界面处形成了铝硅氧烷(Al-O-Si)共价键网络.盐雾试验后未有明显腐蚀现象,但在0.5%NaCl溶液中浸蚀24 h后的EIS分析表明膜层和基体界面处发生了腐蚀.     

碳纳米管/铁氰化镍/聚苯胺杂化膜对抗坏血酸的电催化氧化

采用循环伏安一步共聚法在碳纳米管修饰的铂基体上制备了立方体的铁氰化镍/聚苯胺/碳纳米管杂化膜;采用循环伏安法和计时电流法测试了杂化膜对抗坏血酸的电催化氧化性能;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了杂化膜电极的表观形貌。结果表明,该电极对抗坏血酸具有较高的电催化氧化活性;在0.1 mol/L PBS和0.1 mol/L KNO3的溶液中,该杂化膜电极对抗坏血酸的催化氧化电流与其浓度在1×10-5～1.4×10-4mol/L呈良好的线性关系,相关性系数R=0.996 6,检出限为6.09×10-6mol/L,同时具有较高的灵敏度754.8 mA.M-1.cm-2,并采用计时电流法对抗坏血酸催化氧化的扩散系数和催化速率常数进行了研究。     

扫描电位沉积法制备Bi-Pt合金膜及其电催化性能的研究

采用扫描电位沉积法在-0.8～-1.1 V电势区间内循环扫描,从有机体系中制备得到Bi-Pt合金膜,通过扫描电镜观察,能量色散谱(EDS)和X射线衍射(XRD)分析研究了该膜层的形貌、元素组成及电催化性能.结果表明,电沉积得到的Bi-Pt合金膜均匀而致密,粒径约为20 nm,合金膜由1.06%Pt和98.94%Bi(质量分数)组成;Bi-Pt合金膜对诸如甲醇和NO-2具有良好的电催化性能,这种Bi-Pt电极可能在环境探测上得到应用.