MnO2/Ti电催化膜的制备及其处理乳化油废水性能研究

通过简单可控的电沉积方法制备了一种高性能MnO₂包覆Ti基电催化膜(MnO₂/Ti)。系统地表征了所制备的MnO₂/Ti膜形貌、元素含量、价态分布和电化学阻抗以及循环伏安交流测试,并考察了流速和电流密度对MnO₂/Ti膜水处理性能的影响。结果表明,MnO₂均匀分布在Ti膜表面,电沉积MnO₂可以显著提高Ti膜电化学活性,增强Ti膜电催化氧化性能,从而提升Ti膜自清洁能力。在电流密度为10 mA/cm²,流速为1.5 mL/min的工作条件下,乳化油的去除率高达91%。此外,MnO₂/Ti膜具有良好的稳定性和可重复使用性能。氧化机理表明,MnO₂/Ti膜在电催化处理过程中具有直接和间接氧化活性,MnO₂涂层可提高Ti膜的直接氧化能力和·OH、O₂^·-产量。     

Sb-SnO_2/炭膜对水中四环素电催化降解性能研究

以炭膜为基膜,通过溶胶凝胶法制备了载有纳米Sb掺杂SnO_2的Sb-SnO_2/炭膜电催化膜,通过SEM、TEM和XRD对基膜和Sb-SnO_2/炭膜进行了结构表征及降解水中四环素实验。结果表明,基膜和Sb-SnO_2/炭膜都具有多微孔的表面结构,粒径约为10 nm的Sb-SnO_2均匀涂覆在炭膜表面且Sb-SnO_2为四方形金红石结构,与基膜相比,Sb-SnO_2/炭膜提高了对水中四环素的吸附性能;在电压为2.5 V直流电场作用下,Sb-SnO_2/炭膜对水中四环素的去除率显著提高,连续运行12 h,Sb-SnO_2/炭膜对四环素质量浓度为50 mg/L的水溶液中的四环素的去除率可达92.3%,预示着电催化膜在抗生素废水处理中将有很好的应用前景。     

聚苯胺中间层改性Ti/PbO2电极的制备及其降解性能

引入导电聚合物聚苯胺膜（PANI，polyaniline）对Ti/PbO₂电极进行改性，采用两步电沉积法成功制备出Ti/PANI/PbO₂电极。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射(XRD)、线性伏安扫描(LSV)和交流阻抗(EIS)对制备的电极进行表征，以甲基橙为目标污染物，探讨了PANI的沉积时间对电极性能的影响，并研究了Ti/PANI/PbO₂电极对罗丹明B和4-硝基苯酚的降解性能。结果表明，PANI的引入未影响活性层PbO₂的晶相结构和形貌特征，但显著提高了电极的析氧电位，Ti/PANI/PbO₂的析氧电位可达3.43V。当PANI聚合时间为30min时，电极Ti/PANI-30/PbO₂的电化学性能和电催化降解效果最佳。在电流密度为30mA/cm²、污染物初始浓度为50mg/L、Na₂SO₄浓度为0.1mol/L的实验条件下，反应120min后，Ti/PANI-30/PbO₂对甲基橙、罗丹明B和4-硝基苯酚的去除率分别为99.8%、99.9%和94.0%。     

三维Ni3S2@NiCo-LDH纳米复合材料合成及其电氧化尿素制氢性能研究

为设计高效、廉价和耐用的催化裂解水制氢电催化剂,合成了Ni₃S₂纳米线@NiCo-LDH纳米复合材料(Ni₃S₂@NiCo-LDH)。结果表明,该复合材料具有大量的活性位点,表现出很好的电催化制氢性能。在含有尿素的KOH电解液中,Ni₃S₂@NiCo-LDH电极材料仅需1.373 V就能达到10 mA/cm²的电流密度。在双电极体系Ni₃S₂@NiCo-LDH//Pt中,电流密度为10 mA/cm²时电压仅为1.463 V。因此,Ni₃S₂@NiCo-LDH纳米复合材料是一种优良的新型催化水解产氢电催化剂。     

泡沫镍上原位制备FeOOH/MoSey及电解水双催化性能研究

为设计同时具有优异电催化析氢和析氧性能的过渡金属基催化剂，以泡沫镍为载体和集流体，原位制备了硒化钼(MoSe_y)和羟基氧化铁(FeOOH),得到FeOOH/MoSe_y@Ni复合材料。表征结果表明，先通过电沉积法原位生长了MoSe_y层，再以该MoSe_y层为成核点，通过常温浸泡生长形成了由FeOOH纳米片组成的微米绒球。在三电极体系中，以1 mol·L^-1 KOH溶液为电解液，该FeOOH/MoSe_y@Ni复合材料表现出优异的电催化析氢和析氧性能，析氢电流密度在10 mA·cm^-2时的过电位(η₁₀)为128 mV,析氧电流密度在20 mA·cm^-2时的过电位(η₂₀)为306 mV,并具有较小的Tafel斜率、较大的双电层电容(C_dl)值和良好的稳定性。FeOOH/MoSe_y@Ni优异的电催化性能主要由于三维开放的泡沫镍骨架和原...     

C@Co3O4的制备及电催化耦合电絮凝法除氯研究

目前广泛使用的烟气脱硫技术主要采用石灰石-石膏湿法。该技术会产生大量的高氯废水,使得设备和管道被严重腐蚀。因此,脱硫废水除氯是目前迫切需要解决的问题。采用电催化法除氯时,生成的氯气返溶会生成盐酸和次氯酸,从而腐蚀电催化剂,导致析氯性能下降。因此,开发一种耐腐蚀的新型析氯电催化剂具有重要意义。本文制备了一种碳层包覆四氧化三钴的新型析氯电催化剂(C@Co₃O₄)用于电催化耦合电絮凝法进行除氯。实验结果表明,C@Co₃O₄不仅除氯性能优于形稳性阳极(DSA),而且具有良好的稳定性;电压为5 V时,氯离子的去除率达到95%以上。     

ZFO/TNAs复合材料的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法制备了TiO₂纳米管阵列,以简便的水热法合成了纳米ZnFe₂O₄体系（ZFO）,并通过电沉积法制备了不同负载量的ZFO/TNAs,利用SEM、Zeta-potential、EIS、光电流和粒径分布对其进行表征。以亚甲基蓝（MB）为目标污染物,考察了电沉积电压、沉积时间和煅烧温度对降解效果的影响。结果表明,电沉积电压和时间对光催化剂催化性能有重要影响,最优条件下制备的光催化剂在120 min对MB的降解率达到98%。5次循环降解实验对MB的降解均在95%以上,并探讨了光催化降解过程中的主要反应活性物质。     

纳米TiO2-Pt修饰电极的制备、性能及应用

采用电化学合成法和电沉积法制备高活性钛基纳米TiO₂-Pt(Ti/nano-TiO₂-Pt)修饰电极,通过循环伏安法研究并比较了钛基纳米TiO₂膜电极、纯Pt电极、Ti/nano-TiO₂-Pt电极在H₂SO₄溶液中的电化学行为以及Ti/nano-TiO₂-Pt电极对Mn²⁺氧化为Mn³⁺的电催化性能.结果表明纳米TiO₂-Pt修饰电极对Mn²⁺的电氧化有高催化活性.Mn²⁺氧化峰电位为1.28 V（vs SCE）,比纯Pt电极负移0.12 V;析氧电位为1.40 V,比纯Pt电极高0.08 V.Ti/nano-TiO₂-Pt修饰电极催化性能优于纯Pt电极和纳米TiO₂膜电极,非均相电解氧化效率可达90%以上.电解得到的Mn³⁺可一步氧化甘油为甘油醛,收率为96%.     

脉冲电沉积PbO2涂层在PEMFC不锈钢双极板上的应用

不锈钢表面电沉积PbO₂涂层在质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极板上具有应用可行性,但是传统直流工艺制备的PbO₂涂层存在致密性不佳、耐腐蚀性差的问题。本文研究了在316不锈钢上电沉积PbO₂涂层的脉冲控制工艺,考察了电流密度、频率和占空比等参数对生长速率和微观形貌的影响,进一步在燃料电池环境下对涂层的性能进行系统地测试,着重探究了PbO₂涂层在高电位下的电化学性能。微观形貌和XRD结果表明,脉冲电沉积PbO₂涂层比直流工艺的涂层晶粒更细小、组织更致密。动电位极化结果显示,脉冲工艺涂层的自腐蚀电位比直流工艺略有提升,腐蚀电流密度降低了一个数量级;在高电位的极化测试中,相比于直流工艺,脉冲电沉积涂层的电流密度显著减小,镀层的稳定性明显提升,在高电位下的破坏程度较小,能够更好地保护基体。正常工作电位下的极化测试表明,PbO₂在阳极环境下还原较严重,但在阴极环境下只有轻微的还原现象发生。总之,相比直流电沉积PbO₂涂层,脉冲电沉积涂层的微...     

铟掺杂二硫化锡催化剂制备及其电催化性能研究

电催化二氧化碳减排(CO₂RR)通过将可再生能源转化为增值燃料和化学品,是实现可持续能源经济和全球气候变化目标最有潜力的途径之一。采用简单易行的水热法合成了不同掺杂比例的In-SnS₂催化剂,对催化剂结构进行表征以及测试电催化CO₂还原性能,对比了不同掺杂量In-SnS₂催化剂对CO₂RR的影响。结果表明,元素In的掺杂调节了Sn元素的电子结构,促进CO₂活化过程;掺杂量也是影响催化剂电化学活性的重要因素之一,其中原子含量为3%的In-SnS₂催化剂表现出最佳的电化学活性,在-1.2 V vs.RHE下该电极电催化CO₂为甲酸盐的法拉第效率(FE)为95.48%,且在较宽的电压范围内甲酸盐FE均在80%以上。这项工作为电催化还原CO₂领域中硫化物催化剂的开发提供了新思路。     

掺杂铁的二氧化铅电极的制备及性能研究

主要研究了不锈钢/PbO₂电极和掺杂的不锈钢/Fe-PbO₂电极的制备,用其对有机废水的处理效果及影响因素来评价该电极的性能。实验结果表明:采用恒流阳极电沉积技术制备的PbO₂电极,掺杂和不掺杂铁的电极主要成分都是β-PbO₂;两电极外观都没有明显的裂纹等缺陷,掺杂铁的二氧化铅镀层颗粒大小镶嵌,很好地清除了内应力,保证了基材与镀层不易脱落,未掺杂铁的二氧化铅镀层颗粒细小、均匀,内应力有些大;将Fe（NO₃）₂添加至电沉积溶液中,致使PbO₂电沉积层的析氧电位向正方向移动,改善了PbO₂电极的电催化活性,以至于更有利于氧化降解有机物。用改性的Fe-PbO₂电极和常规的PbO₂电极分别降解初始浓度相同的邻苯二酚和苯酚有机物废水,改性的Fe-PbO₂电极对苯酚和邻苯二酚的去除率均高于常规的PbO₂电极。掺杂铁的二氧化铅电极较未掺杂电极有更好的电催化活性,更高的析氧电位,更适宜于用作电催化阳极。     

电芬顿调理污泥脱水性能影响因素研究

采用电芬顿技术对市政剩余污泥进行调理，以毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)和污泥含水率为指标，研究了电芬顿调理污泥的主要影响因素(包括H₂O₂投加量、电压和反应时间)。结果表明，增大H₂O₂投加量和电压、延长反应时间均能有效改善污泥脱水性能。电芬顿调理污泥最佳条件为H₂O₂投加量0.12 mol/L，电压8 V，反应时间60 min。调理后污泥含水率下降18.8%。而过多的H₂O₂投加量、高电压和过长的反应时间均不利于改善污泥脱水性能。     

WC/TiO2纳米复合材料晶相形成机理及电催化性能

以金红石相纳米TiO₂为载体,偏钨酸铵为钨源,采用表面修饰技术制备了纳米复合材料的前体,将前体在甲烷/氢气气氛下还原碳化并采用XRD对其进行表征,研究了还原碳化温度、时间对纳米复合材料晶相组成的影响,并探讨了WC/TiO₂纳米复合材料的形成机理。通过扫描电子显微镜、热重-差热分析等手段对WC/TiO₂纳米复合材料的形态结构和热稳定性进行了表征。采用循环伏安法研究了纳米复合材料物相组成与电催化性能之间的关系,结果表明由WC和TiO₂两相组成的WC/TiO₂纳米复合材料对对硝基苯酚电还原反应的电催化性能最佳。     

聚苯胺-TiO2复合膜对316L不锈钢耐蚀性能的影响

以苯胺单体和纳米TiO₂胶体溶液为电解液,采用电化学聚合法在316L不锈钢表面合成了聚苯胺(PANI)膜和PANI-TiO₂复合膜,并利用扫描电镜、X射线衍射等检测手段对PANI-TiO₂复合膜的316L不锈钢表面进行了表征,用循环伏安法和动电位极化曲线研究不同pH值下苯胺聚合的效果及不同TiO₂含量对316L不锈钢耐蚀性能的影响。结果表明,在pH为2.5的条件下,聚苯胺的聚合效果最好;相比于单一聚苯胺膜,PANI-TiO₂复合膜对316L不锈钢具有更好的保护性能。当TiO₂添加量为1.5 g时,制备的复合膜对提高316L不锈钢的耐蚀性效果最佳,其腐蚀电位为-0.55 V。     

γ-Fe2O3空心球/Fe-N-C宽电位窗口选择性电催化还原CO2为CO的研究

Fe-N-C材料是一类重要的电催化还原CO₂为CO的催化剂,但其只能在较正的电位和较窄的电位窗口实现CO的高选择性,不能满足串联催化中CO被进一步还原的要求。因此,以高纯Fe(phen)₃Cl₂(phen=1,10-邻菲罗啉)晶体和ZIF-8为前驱体,通过热解得到新颖的Fe-N-C担载γ-Fe₂O₃空心球材料。利用SEM、HR-TEM、XRD、XPS等对催化剂进行表征,并对其电催化还原CO₂的性能进行测试。结果表明,该催化剂在-0.5～-1.1 V(相对于可逆氢电极)宽电位窗口表现出优异的CO选择性(CO的法拉第效率大于97%),且在-0.6 V连续电解2 h后电流密度和CO的法拉第效率均基本保持不变,表现出卓越的稳定性。     

电沉积法制备V_2O_5薄膜及其储钠性能研究

采用电沉积法制备了V2O5薄膜并研究了电沉积温度、时间、电压和镀液浓度对V2O5薄膜储钠性能的影响。采用场发射扫描电镜和X-射线衍射表征了V2O5薄膜表面形貌和晶体结构;利用循环伏安、充放电测试V2O5薄膜的储钠性能。结果表明,制备的V2O5薄膜是非晶相V2O5水合物,该薄膜具有片状的叠层纳米结构;电沉积条件对V2O5薄膜沉积速度和储钠性能都有显著影响,随着电沉积温度的升高和镀液浓度的增加,薄膜的沉积速度加快;随着电沉积电压的增加,薄膜沉积速度先增加后降低,在电压为2.5 V时沉积速度最大;随着电沉积时间的增加,薄膜厚度增大;薄膜的储钠性能与薄膜厚度密切相关,薄膜过薄或过厚都不利于其储钠性能的提高。     

Ni(OH)2修饰对a-Fe2O3薄膜光电化学性能的增强效应

利用一种简便的电沉积方法制备氧化铁薄膜,并在过程中引入Ni(OH)₂进行修饰,对具体电沉积实验参数进行优化,从而建立最佳制备条件。利用场发射扫描电子显微镜、X射线粉末衍射对Fe₂O₃/Ni(OH)₂光电极膜的结构进行表征。利用循环伏安和计时电流测量析氧过电位和光电流密度。结果表明,Ni(OH)₂修饰的α-Fe₂O₃薄膜可提高光生电子与空穴的分离效率,从而显著提高光电催化活性。     

实验设计:NiFe-TiO2/CC电催化剂制备及电解水性能研究

为了开拓学生的科学视野，加深学生对于催化剂以及电催化反应的理解，设计了一个包括NiFe-TiO₂/CC电催化剂的制备及其电解水析氢、析氧性能研究的综合性实验。采用XRD、XPS和SEM等分析手段对样品的物理性质进行了表征，并考察了材料的电催化性能。通过该综合实验，学生不仅可以了解电化学相关的科技前沿，而且可以更好地掌握TiO₂及其相关催化剂的合成、电催化性能测试与分析以及相关仪器的使用操作技能，为将来从事科研或实践工作打下基础。     

Ti/MnO2电极制备及对甲醇催化氧化

钛基二氧化锰涂层电极（Ti/MnO₂）被认为是一种有发展前途的阳极材料。本文采用电沉积方法制备了Ti/MnO₂催化电极,并用SEM对电极涂层进行了表征,利用循环伏安、阳极极化和塔菲尔图等电化学方法测试Ti/MnO₂电极的性能,以制备的Ti/MnO₂电极对甲醇进行电催化氧化,探究了电流大小、甲醇浓度、电解时间对甲醇电解率的影响。结果表明：Ti/MnO₂催化电极晶粒分布均匀,裂缝少,能够很好的覆盖钛基体,当电流强度控制在1mA,电解液浓度为0.4mg/mL,电解时间50min时,电极对甲醇的催化氧化活性最高,电解率达85.16%。     

二乙基聚氯乙烯基膦酸酯的合成及其对Li+的电驱动传质

传统聚合物包容膜(PIM)由于载体与膜基质间非键合，传质速率与稳定性有待提高。为了同时兼顾这两点，将聚氯乙烯(PVC)与亚磷酸三乙酯(TEPi)通过Arbuzov反应制备二乙基聚氯乙烯基膦酸酯(PVCT_PE)，加入协萃剂二(2-乙基己基)磷酸酯(D2EHPA)与塑化剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)制备了PVC膦酸酯化的聚合物膜材料PVCT_PEDD，探究了不同条件对PVCT_PEDD电驱动传质Li⁺的影响，评价了体系的传质性能。结果表明，当电压为20 V时，在PVCT_PE质量分数为56.2%,D2EHPA质量分数为31.3%,DOP质量分数为12.5%的最佳配比下，PVCT_PEDD对Li⁺渗透系数为9.60μm/s，对Li⁺的去除率和回收率均大于90%。电压对PVCT_PEDD传质的影响与传统PIM有显著区别，渗透系数、去除率和回收率随电压升高无下降趋势。PVCT_PEDD电驱动传...