石墨烯/聚苯胺复合阳极的制备及在MFC中的应用

采用化学氧化还原法制备高纯度石墨烯(GR),利用电化学修饰法得到石墨烯/聚苯胺(GR/PANI)膜阳极,采用红外光谱(FI-IR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)对所制备复合电极进行了表征,采用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)考察了复合电极的电化学性能。将GR/PANI膜阳极应用于固定床微生物燃料电池(MFC),考察了电池的产电性能。均匀地附着在石墨烯表面,GR/PANI膜电极具有良好可逆性,其电阻小、导电性良好。GR/PANI膜阳极应用于MFC,最大功率密度和开路电压分别为230.2 mW·m-2和834.6 mV,比未修饰阳极的最大功率密度和开路电压分别提高了110.6%和34.8%,GR/PANI膜阳极的表观内阻也由未修饰阳极的843.2Ω降低为469.4Ω,且电池启动时间大大缩短,产电稳定性增强。结果表明,GR/PANI复合物是一种优良的电极材料,GR/PANI膜阳极MFC具有良好的产电性能。     

β-PbO_2阳极的制备及其析氧性能的研究

为了提升镍阳极析氧活性,降低氧析出过电位,通过电镀技术在室温条件下制备了不同电流密度的二氧化铅镀层阳极。采用扫描电镜和X射线衍射对镀层的表面形貌和晶体结构进行了表征。运用循环伏安(CV)和线性扫描(LSV)技术分析比较了不同电流密度条件下的二氧化铅镀层的化学性质。并测试了所制阳极的镀锌槽电压的大小。研究表明,电流密度为20m A/cm2时,镀PbO_2层效果最好,β-PbO_2电极可促进阳极析氧反应的动力学过程,降低镍基阳极的析氧电位,β-PbO_2电极可通过降低析氧电位来降低电沉积金属锌的槽电压。     

烧结时间对IrO2–Ta2O5/Ti电极寿命及电化学性能的影响

将氯铱酸和五氯化钽正丁醇溶液按Ir与Ta的物质的量比7∶3混合，采用热分解法在不同烧结时间下制备了IrO₂–Ta₂O₅/Ti阳极。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别分析了电极表面涂层的形貌及物相组成，通过循环伏安曲线(CV)、线性扫描伏安曲线(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)、标准强化寿命试验(SALT)等方法考察了电极的电化学性能和稳定性。结果表明：随着烧结时间的延长，阳极的电催化活性表面积总体呈减小的趋势，阳极涂层的物相组成及析氧电位未发生明显变化。单层烧结5 min所制备的阳极具有最高的电催化活性，但电解寿命最短；烧结15 min的阳极具有最长的电解寿命，电化学综合性能最佳。     

电化学方法研究钢铁件磷化-氧化复合膜的耐蚀性

采用塔菲尔(Tafel)极化、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、开路电位-时间(OCP–t)曲线等电化学测试方法,研究了钢铁零件表面氧化膜、磷化膜和磷化-氧化复合膜在0.1 mol/L NaCl溶液中的腐蚀行为。Tafel极化的测试结果表明,磷化-氧化复合膜的耐蚀性优于氧化膜和磷化膜,与生产中常用的中性盐雾试验和硫酸铜点滴试验结果一致。3种膜层的腐蚀由开路电位与腐蚀电阻共同决定,因此开路电位-时间曲线不能单独用于评价耐蚀性。CV曲线及EIS谱图结果都显示3种膜在0.1 mol/L NaCl溶液中的腐蚀以阳极溶解反应为主,不受扩散的影响。     

石墨烯/聚苯胺复合阳极的制备及在MFC中的应用

采用化学氧化还原法制备高纯度石墨烯（GR）,利用电化学修饰法得到石墨烯/聚苯胺（GR/PANI）膜阳极,采用红外光谱（FI-IR）、X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）对所制备复合电极进行了表征,采用循环伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）考察了复合电极的电化学性能。将GR/PANI膜阳极应用于固定床微生物燃料电池（MFC）,考察了电池的产电性能。均匀地附着在石墨烯表面,GR/PANI膜电极具有良好可逆性,其电阻小、导电性良好。GR/PANI膜阳极应用于MFC,最大功率密度和开路电压分别为230.2 mW·m^-2和834.6 mV,比未修饰阳极的最大功率密度和开路电压分别提高了110.6%和34.8%,GR/PANI膜阳极的表观内阻也由未修饰阳极的843.2Ω降低为469.4 Ω,且电池启动时间大大缩短,产电稳定性增强。结果表明,GR/PANI复合物是一种优良的电极材料,GR/PANI膜阳极MFC具有良好的产电性能。     

聚乙二醇改性不锈钢基PbO2电极的制备及性能研究

为了获得电催化性能优良的阳极材料,采用电沉积法制备了不锈钢基聚乙二醇(PEG)改性PbO2电极,通过SEM比较了电极改性前后的形貌变化,通过析氧曲线、Tafel曲线和循环伏安曲线的测量考察了电极材料的催化活性、耐蚀性能。结果表明:经PEG改性的PbO2电极表面平整致密,有较好的电化学性能,有利于难降解苯酚溶液的电催化氧化降解。     

镍元素对HKTS析氢电位的影响

为了降低硫代锡酸盐(HKTS)的析氢过电位,得到析氢性能较好的电催化析氢催化剂,通过将镍元素引入到HKTS中制备出Ni-HKTS电极.比较了在不同浓度的镍溶液中制备的Ni-HKTS电极材料的析氢性能,同时通过交流阻抗(EIS)、线性伏安(LSV)等电化学测试以及XRD、SEM、EDS、FT-lR、Raman等表征手段对...     

PEDOT/MWCNTs复合阳极的制备及在MFC中的应用

采用循环伏安法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩/多壁碳纳米管(PEDOT/MWCNTs)导电复合物修饰石墨棒阳极,并应用于厌氧流化床微生物燃料电池(AFBMFC)中以考察其产电性能。采用场发射扫描电镜(FESEM)观察复合阳极的表面形貌及断面结构,并用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)测试了碳纳米管加入前后修饰电极的电化学性能变化。结果表明,复合阳极在MFC中运行时,其最大输出功率密度达到217 mW·m^-2,比未加碳纳米管的PEDOT修饰电极提高30%;相应的开路电压为837.8 mV,运行3 d后污水COD去除率达到96.4%,说明在液固流化床对传质的强化作用下,复合阳极在AFBMFC中具有良好的产电性能和污水处理效果,其中碳纳米管的加入在一定程度上提高了复合阳极的导电性及改善了微生物的附着情况。     

Ni-Sn合金的电沉积过程与析氢性能研究

利用循环伏安曲线研究了Ni2+、Sn2+络合离子的电沉积过程,在镍网基体上采用恒电位法电沉积制备了Ni-Sn合金。室温条件下,在30%KOH溶液中测试纯镍、雷尼-Ni和Ni-Sn合金电极的阴极极化曲线,比较三种电极的催化析氢性能。结果表明,Ni-Sn合金可以提高镍的催化析氢性能。在室温25℃,阴极极化电流密度20A/dm2和30A/dm2时,Ni-Sn合金电极的析氢过电位分别为137mV和161mV,低于雷尼-Ni电极的299mV和341mV。     

石墨烯类材料修饰尿液微生物燃料电池阳极的研究

尿液微生物燃料电池(urine-powered microbial fuel cell,UMFC)能够将尿液中有机物的化学能转化为电能,阳极是影响其产能的关键因素。黑磷(BP)、膨胀石墨(EG)和羧基化石墨烯(COOH-GN)是三种典型的石墨烯类新型材料,分别用这三种材料对阳极碳布进行修饰处理得到了三种电极(BP/CC、EG/CC和COOH-GN/CC)。修饰后的电极表面明显变粗糙,且碳布阳极阻抗均有一定程度的减小。分别以BP/CC、EG/CC和COOH-GN/CC三种电极为阳极运行UMFC,获得的最大电压分别为587.71,512.46和492.49 m V,最大功率密度分别为5254.43,3925.44和3252.05 m W/m~3,BP/CC阳极UMFC的性能最好。     

活性炭修饰微生物燃料电池阳极的研究

利用活性炭修饰碳布作为微生物燃料电池阳极,并与多壁碳纳米管修饰的阳极和未修饰的碳布进行了的比较。结果表明,装配活性炭修饰碳布阳极运行的微生物燃料电池获得的最大功率密度为510 mW/m2,相较于多壁碳纳米管修饰的阳极和未修饰的碳布阳极分别提升了7%和54.5%。电极的电化学性质利用循环伏安法(CV)和交流阻抗谱(EIS)测试表明,活性炭修饰碳布具有良好的电化学特性。     

自支撑石墨烯/二氧化锰/泡沫镍复合材料的电化学性能

以三维泡沫镍(NF)为模板,在不添加模板剂的条件下,通过电沉积法沉积石墨烯(G),再采用水热合成制备纳米片二氧化锰(Mn O_2),得到自支撑电极复合材料G/Mn O_2/NF,改善其作为电极材料的电化学性能。用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观结构和表面形貌进行分析,通过循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)测试了电极复合材料的电化学性能。结果表明:在电流密度为1 A/g的条件下,复合电极材料的比电容达到722 F/g,经过1 000次循环后比电容保持率为97%。     

石墨烯类材料修饰尿液微生物燃料电池阳极的研究

尿液微生物燃料电池（urine-powered microbial fuel cell,UMFC）能够将尿液中有机物的化学能转化为电能,阳极是影响其产能的关键因素。黑磷（BP）、膨胀石墨（EG）和羧基化石墨烯（COOH-GN）是三种典型的石墨烯类新型材料,分别用这三种材料对阳极碳布进行修饰处理得到了三种电极（BP/CC、EG/CC和COOH-GN/CC）。修饰后的电极表面明显变粗糙,且碳布阳极阻抗均有一定程度的减小。分别以BP/CC、EG/CC和COOH-GN/CC三种电极为阳极运行UMFC,获得的最大电压分别为587.71,512.46和492.49 mV,最大功率密度分别为5254.43,3925.44和3252.05 mW/m³,BP/CC阳极UMFC的性能最好。     

阴极材料对MEC-AD体系产甲烷性能的影响评估

为了研究阴极材料对微生物电解池(MEC)耦合厌氧消化(AD)体系产甲烷性能的影响，分别将不锈钢、钛、泡沫铜、泡沫镍作为阴极，分析不同阴极材料所处体系在不同电压条件下的产气性能、阴极材料的电化学特性以及阳极微生物群落结构。结果表明：在4种阴极材料中，泡沫铜和泡沫镍所处的体系产甲烷、析氢性能最强，电子传递效率及电化学活性较不锈钢和钛强，所处体系中阳极产甲烷功能菌含量明显高于不锈钢和钛，故直接电子传递效率较强。由于泡沫铜易被氧化，故泡沫镍作为阴极材料具有一定的优越性。     

樊立萍1,*,温越霄1,2

为提高微生物燃料电池(MFC)的废水处理效果和发电性能,制备了一种海藻酸钠-聚季铵盐11/碳毡(SA-PQ-11/CF)阳极,分别以制药废水和糖蜜废水为阳极液,以碳毡为阴极,构建微生物燃料电池(MFC)实验系统,通过扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安特性(CV)、化学需氧量(COD)对其性能进行表征。结果显示,SA-PQ-11/CF阳极具有较大的比表面积,MFC的溶液电阻和电荷转移电阻也得到明显降低。阳极液为制药废水时,采用SA-PQ-11/CF阳极的MFC的稳态输出电压和COD去除率分别约为0.22 V和62%,较常规碳毡阳极时分别提高了100%和130%。阳极液为糖蜜废水时,采用SA-PQ-11/CF阳极的MFC的稳态输出电压和COD去除率分别为0.15 V和43%,分别较采用常规碳毡阳极时提高了275%和95%。基于SA-PQ-11的阳极改性能够有效提高MFC的废水处理效果和产电能力。     

陶瓷基PbO2电极的制备及其处理Ni-EDTA络合废水

采用化学沉积-电沉积法的方法制备了陶瓷/α-PbO_2、陶瓷/α-PbO_2/β-PbO_2、陶瓷/α-PbO_2/β-PbO_2-PTFE电极,采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、线性扫描伏安(LSV)和电极加速寿命等方法对电极进行表征及化学性能测试。分别以这3种电极作为阳极,电化学氧化Ni-EDTA,同时阴极电沉积回收镍。实验结果表明,陶瓷/α-PbO_2/β-PbO_2-PTFE比其他2种电极具有更高的电氧化破络能力,在Ni-EDTA初始质量浓度为100 mg/L、电流密度为30 mA/cm2,pH=3.1下电氧化180 min后,Ni-EDTA去除率可达96.2%,阴极镍元素回收率达17.9%。     

循环伏安法电沉积镍-钴-磷/泡沫镍电极及其析氢催化活性研究

以泡沫镍(NF)为基体,采用循环伏安(CV)电沉积法制备Ni-Co-P/NF催化电极,电沉积液组成和工艺条件为:NiSO4·6H2O 0.07 mol/L,CoSO4·7H2O 0.03 mol/L,NaH2PO2·H2O 0.6 mol/L,扫描电位区间−0.6~−1.2 V(相对于饱和甘汞电极),扫描速率0.01 V/s,扫描14次。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了电极的表面形貌和元素组成。通过阴极极化曲线和塔菲尔斜率对比了NF、Ni-P/NF和Ni-Co-P/NF电极在1 mol/L NaOH和0.5 mol/L H2SO4溶液中的析氢催化活性,并通过循环伏安和电流密度−时间曲线测试了电极的稳定性。结果表明,Ni-Co-P/NF电极在碱性和酸性条件下都表现出优于Ni-P/NF的析氢活性和稳定性。     

纳米片层状氢氧化钴/泡沫镍复合材料的超级电容性能研究

本文在2.3 V电压、30 mA电流、120 s沉积时间条件下,采用控电位电沉积方法在泡沫镍基体上沉积Co(OH)_2制备了复合电极材料并研究了其超电容性能。结果表明:所获得的复合电极材料表面为纳米片层状Co(OH)_2,且保留了泡沫镍的三维网状结构。这一结构促进了电极活性物质与电解液之间的充分接触以及离子在电极体相中的吸附与脱附,使复合材料具有优异的超电容特性,比电容值高达975.8 F/g(50 mV/s),内阻仅为0.74Ω。     

几种多孔电极材料镓电沉积性能的研究

在工业上,稀散金属镓通常是从碱性溶液中电解提取得到的。在镓电解过程中,由于析氢副反应和传质速率低的原因导致镓电沉积的电流效率很低。本工作采用三维多孔电极电沉积镓,利用三维多孔电极发达的表面积促进镓电沉积过程,研究了不同电极材料(泡沫金属和多孔碳)的析氢特性,结合不同电解温度和电流密度下各材料的镓电沉积行为,揭示三维多孔电极上镓电沉积的特性规律。结果表明,泡沫铜和石墨毡(GF)具有较低的析氢活性,但两种电极的镓电沉积性能差别很大。其中泡沫铜表现出最佳的镓电沉积性能,在温度为40℃、电流密度为0.1 A/cm²条件下镓电沉积的电流效率(QE)达到22.5%,远高于铜片电极(10.7%);而相同条件下,GF电极的QE值仅为9.6%,低于铜片,这与电极表面的疏水性有关。具有较高析氢活性的泡沫铁、泡沫镍和网状玻璃碳(RVC)电极的镓电沉积过程受电解温度和电流密度的影响较大。在高电流密度下,泡沫铁电极表现出仅次于泡沫铜的QE值,在低电流密度下难以发生镓的电沉积;泡沫镍和RVC电极仅在低于镓熔点(20℃)的条件下发生镓的电沉积,在高于镓熔点(40℃)的条件下,由于电沉积的液态镓...     

Ti/IrO2-RuO2-SnO2阳极的制备与性能研究

采用热分解法制备了Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂阳极，并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂阳极涂层进行分析；在硫酸溶液中对Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂阳极性能进行循环伏安曲线(CV)、极化曲线(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)测试。结果表明，添加Sn可细化涂层晶粒和改变涂层形貌，与Ti/IrO₂-RuO₂阳极相比，Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂阳极析氧电位更低、电催化活性更好。Sn质量为涂层氧化物总质量3%时所得Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂阳极综合性能最好，此时，阳极析氧电位为0.802 V(Vs.MSE),伏安电荷q=286.01 mC/cm,具...