PbO2-MnO2共沉积电化学行为研究

采用旋转圆盘电极(Rotating disk electrode,RDE),通过循环伏安法(Cyclic voltammetry,CV)分析了硝酸锰浓度、硝酸浓度、硝酸铅浓度和溶液温度对PbO_2和MnO_2共沉积的影响规律,获得了PbO_2和MnO_2共沉积的最优条件。探究了旋转圆盘电极转速对PbO_2和MnO_2共沉积的影响,发现最优条件下其共沉积行为主要受电化学控制。使用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)观察PbO_2-MnO_2沉积层表面形貌,发现PbO_2-MnO_2沉积层表面以圆球状结构为主。通过X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)检测到PbO_2-MnO_2沉积层表面出现了一种α-MnO_2、α-PbO_2、β-PbO_2三相同时存在的混合结晶状态。     

石墨烯-水凝胶改性Ti/TNTs-Sb-SnO2电极的电催化性能研究

在钛板上电沉积TiO_2纳米管,并通过层层组装方式制备了Ti/TNTs-Sb-SnO_2-rGO电极。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学等方法对电极形貌、微观结构和性能进行了表征。实验结果表明,该电极具有高的析氧电位(2.1V)和良好的导电性能。在亚甲基蓝(MB)模拟染料废水的电氧化降解实验中,该电极能够有效去除有机污染物,降解1h,去除率为97%,降解过程符合一级动力学方程,反应速率常数为0.057min-1,降解机理为间接电化学氧化过程。电极的实验室加速寿命为9h,折合工业寿命为1.6a,表明该电极具有较长的使用寿命。     

离子液体对PbO_2电沉积形核生长过程的影响研究

为揭示1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF_4)添加对PbO_2阳极形核和生长过程的影响机制,利用电化学工作站测试PbO_2在玻碳电极上沉积的电化学行为特征,包括:循环伏安曲线、计时电位曲线及计时电流曲线,并与氧化沉积的PbO_2涂层表面形貌进行对比分析。结果表明,PbO_2电沉积过程遵循三维连续成核模式,离子液体辅助时虽未明显改变PbO_2电结晶机理,但对PbO_2电沉积过程中成核和结晶长大速率均有抑制作用,其中以抑制核长大为主,从而明显地减小了PbO_2结晶颗粒尺寸,得到致密的电极表面结构,使得电化学综合性能增强。     

室温离子液体辅助制备中孔γ-Al2O3

液相反应条件下,以薄姆石溶胶为铝源,室温离子液体1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐([BMIM][BF4])存在下制备了晶态结构中孔γ-Al2O3.采用N2物理吸附,X射线衍射,透射电子显微镜,27Al魔角固体核磁共振对所制备的样品进行了结构表征.结果表明:通过调节[BMIM][BF4]的用量,得到了孔道结构呈脚手架状、比表面积较大、平均孔径在12nm左右、孔容在1.0cm3/g以上,孔径分布较宽的介孔氧化铝;[BMIM][BF4]加入能够明显改善氧化铝的孔道结构.     

AEO改性二氧化铅电极在降解甲基橙过程中的电化学行为

采用阳极氧化法在不锈钢基体上制备了脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)改性PbO2电极。通过SEM图像和XRD图谱分别考察了电极的表面形貌和物相组成,采用稳态极化法和循环伏安法分析了电极在甲基橙模拟废液中的电化学特性,并对质量浓度为10mg·L-1的甲基橙模拟废水进行了电催化降解实验。结果表明,与未改性PbO2电极相比,改性PbO2电极表面平整致密,具有较高的析氧电位和较高的氧化峰电流,有利于有机物的降解。降解实验结果表明改性电极的电催化活性高于未改性电极和石墨电极。     

MnO2/NiCo2O4复合材料的控制合成及其电化学性能研究

采用两步合成法制备了MnO_2/NiCo_2O_4核壳结构纳米棒,使用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和电化学工作站研究了其形貌特征和电化学性能。研究结果表明,在α-MnO_2纳米棒上生长了均匀的NiCo_2O_4纳米片,这种核壳结构纳米棒所制备的电极在充放电电流密度为0.5A/g时比电容达到了434F/g,明显比纯α-MnO_2的比电容(256F/g)高,循环测试2 000次后,比电容保留量为91.8%,表现出了优秀的电化学性能,具有广阔的应用前景。     

双脉冲电镀制备PbO_2-PANI复合电极的研究

为了提高二氧化铅(PbO_2)电极的稳定性,以离子液体1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)为添加剂,采用双脉冲电流阳极电沉积制备聚苯胺(PANI)掺杂钛基PbO_2的Ti/PbO_2-PANI复合电极,对其形貌、稳定性及电化学性能进行了考察,并与直流电沉积制得的PbO_2电极进行对比,研究结果表明,制得的Ti/PbO_2-PANI表面致密平整,电极的析氧电位达到1.70V,电极寿命为普通PbO_2电极的9倍。     

不同晶型二氧化锰的制备、表征及甲醛降解性能研究

目的:通过制备四种不同晶型的二氧化锰,对其结构进行了详尽表征,并对其低浓度甲醛降解性能进行探索。方法:采用KMnO_4、NH_4Cl、MnSO_4·H_2O、(NH_4)_2S_2O_8为原料合成了四种不同晶型的二氧化锰,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱、氮气吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等对材料进行表征。将四种催化剂应用于低浓度甲醛降解测试。结果:制备得四种晶型的二氧化锰,XRD结果表明分别为α-MnO_2、β-MnO_2、γ-MnO_2和δ-MnO_2;氮气吸脱附结果表明δ-MnO_2的比表面积最大,β-MnO_2的比表面积最小;XPS结果δ-MnO_2的表面氧与氧缺陷占比最高、Mn的平均价态最高;TEM结果表明α-、δ-MnO_2具有明显的层状结构,其余晶型为棒状。结论:制备得四种晶型的二氧化锰,对甲醛降解最高的是δ-MnO_2,6 h后可达80%,说明δ-MnO_2具有较好的催化降解效果。     

纳米MnO2/羧甲基纤维素复合膜制备及光催化降解罗丹明B性能研究

采用溶胶-凝胶法结合流延包覆方法制备纳米二氧化锰(MnO_2)/羧甲基纤维素(CMC)复合膜(纳米MnO_2/CMC复合膜),并对样品进行测试,复合膜催化剂呈MnO_2颗粒状自然堆积,颗粒间无团聚,表面光滑,纳米直径20nm±5nm,是高量子活性纳米MnO_2,MnO_2的含量为28.6%(wt,质量分数)。纳米MnO_2/CMC复合膜具有聚合物CMC的强溶胀吸附性和纳米MnO_2光催化活性,对催化降解罗丹明B印染废水效果明显。研究结果表明,在温度为20℃,pH=4.0,罗丹明B溶液浓度为100mg/L,复合膜用量为0.75g/L条件下,罗丹明B溶液的降解率达86.6%,吸附容量为8.09mg/g,处理后废水中的罗丹明B含量低于0.1mg/L,达到染料废水排入城镇下水道水质标准。     

基于SnO2/Fe3O4粒子电极的三维电极体系的电催化性能

通过水热法合成复合金属氧化物SnO_2/Fe_3O_4粒子电极,然后采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、磁滞回线等技术分别对粒子电极的晶体组分、形貌、元素组成和分子结构以及粒子电极的磁性特征进行表征。采用循环伏安法分析了三维电极系统的电化学性能,并进行了电催化氧化降解罗丹明B(RhB)的实验。结果表明,SnO_2/Fe_3O_4粒子电极负载稳定、导电性强、便于回收再利用,有利于电催化氧化降解反应。三维电极降解罗丹明B的析氧电流高于其他电极体系,电催化活性效果明显,90min内罗丹明B的降解率为100%、TOC去除率为83%,反应中产生的·OH是降解有机物的主要活性基。粒子电极在重复利用5次的情况下,对罗丹明B的降解率仍保持93%以上、TOC去除率保持在77%以上,具有稳定的电催化性能。     

炭黑-陶瓷膜电极的制备及其处理含柴油废水的研究

利用真空抽滤-高温烧结法在Al_2O_3陶瓷基底上负载炭黑制备了炭黑-陶瓷分离膜(carbon black ceramic separation membrane,CTM),通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FT-IR)等测试方法对制备的CTM的表面形貌、元素及价态分布等进行了表征。发现制备的CTM表面粗糙度增加,孔径减小,并附着很多不规则的颗粒,对CTM的铝和碳元素的XPS峰分析发现,在铝、碳的谱图中均出现Al—O—C特征峰,说明所制备CTM膜表面形成了金属-氧-碳化合键。以CTM膜电极为阳极,金属钛板为阴极,采用电化学催化氧化法对模拟的含油废水(柴油)进行处理。结果表明利用CTM膜电极能够有效降低废水的含油率,在电极间距10 mm,pH值为6、电流密度20 mA/cm~2、Na_2SO_4浓度为15 g/L、电解时间90 min条件下,初始浓度200 mg/L的含油废水溶液的柴油和COD去除率可分别高达91.3%和84.7%。CTM膜电极降解含油废水的过程中,溶液含油率随着反应时间的变化而变化,由此得到ln(C_0/C_t)与时间t的关系图,符合一级反应动力学规律。     

聚乙二醇改性钛基PbO_2电极的制备及性质研究

采用电沉积法制备不同浓度聚乙二醇(PEG)改性PbO2电极,通过SEM、XRD等对电极表面形貌和晶相结构进行表征,利用苯酚降解实验考察电极的电催化氧化特性,并进一步通过电化学阻抗谱(EIS)和线性极化扫描(VA)实验考察其电化学性质.SEM和XRD结果表明,PEG可以使电极表面颗粒明显趋于细化,提高β-PbO2的结晶纯度.电化学实验表明改性电极具有更好的电催化活性,更低的界面转移电阻和更高的析氧电位,PEG最佳掺杂浓度为6g/L.苯酚五次连续降解和加速寿命测试实验表明,优化电极具有良好的电催化稳定性,更长的使用寿命和更好的耐腐蚀性.     

表层稀土掺杂PbO_2电极及对苯酚电催化氧化性能研究

以钛电极为基体,用热分解法制备Sn-Sb中间层,电沉积方法制备稀土La掺杂PbO2电极,优化了制备改性PbO2电极的电沉积温度、电沉积时间及稀土掺杂量。以苯酚废水为目标有机物,借助于苯酚去除情况分析电极的电催化氧化能力;分析了电极结构与电催化特性之间的关系。采用SEM、EDX和XRD分析了制备电极的表面形貌、元素组成、晶体结构。实验结果表明:电沉积液温度50℃,电沉积2 h,稀土镧掺杂量4∶1的PbO2电极降解苯酚电催化性能有明显改善,其去除率达到90.9%。     

新型负载型粒子电极的制备及处理二氯喹啉酸农药废水的效能

以高阻抗多孔陶瓷材料为基体、Sb掺杂SnO2为活性组分,采用浸渍-焙烧法制备新型负载型粒子电极。借助于扫描电子显微镜、能量色散X射线能谱和X射线衍射等分析手段对粒子电极的形貌及晶相组成进行了表征,通过三维电催化氧化降解二氯喹啉酸废水实验研究粒子电极的电催化反应效能。结果表明,所制备的粒子电极表面积增加,孔道增多,负载了Sb掺杂SnO2晶体,因而提高了电催化氧化反应的效率。当槽电压为15V,电极间距为7cm,电解质投加量为0.1mol/L,反应120min后,采用所建立的三维电极体系处理二氯喹啉酸废水,COD去除率达到64.3%,相应的能耗为14.4kWh·(kg COD)-1,与二维电极体系相比,COD去除率提高了26.9%,低耗降低了99.3%。     

水热合成时间对纳米MnO_2超电容性能的影响

以KMnO_4和MnSO_4·H_2O为原料,利用水热合成纳米MnO_2。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)、循环伏安(CV)、恒流充放电以及交流阻抗(EIS)等方法研究水热合成时间对产物结构以及电化学性能的影响。结果表明水热合成为棒状纳米级α-MnO_2,随着水热合成时间增加,结晶度增加;水热合成纳米α-MnO_2在1 mol/L Na_2SO_4水溶液中具有良好的电化学电容性能,其中水热合成24 h制备棒状纳米MnO_2具有较高比电容,其真实电容量达到189 F/g;交流阻抗测试表明水热合成24 h制备的纳米MnO_2样品法拉第电荷传递能力和离子在电解液与活性材料界面的扩散能力得到提高,具有良好的电化学性能。     

电化学法处理硝基苯废水的研究

该文采用自制电化学反应器,以活性炭为填充粒子,对三维电极处理硝基苯模拟废水进行了研究,考察了电流、时间、pH值、硝基苯初始浓度等因素对硝基苯去除效果的影响。结果表明,在电流为1.5 A、处理时间为3 h、pH值为5、硝基苯初始浓度为150 mg/L的情况下,以Na_2SO_4为支持电解质,硝基苯的去除率可接近90%。此时降解硝基苯能耗为852 kWh·kg~(-1)。     

离子液体改性聚乳酸共混物的降解性及毒性评价

用不同质量分数的1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([AOEMIM][BF4])与聚乳酸(PLA)熔融共混,制得[AOEMIM][BF4]/PLA共混物。通过分析共混前后PLA数均相对分子质量(Mn)的变化及共混物在PBS缓冲液中的质量损失率、黏均相对分子质量和溶液pH值的变化,研究了[AOEMIM][BF4]对PLA熔融加工稳定性的影响及共混物的降解性能;考察了共混物降解液对小鼠的急性毒性。结果显示,PLA经过熔融加工后,其Mn降低了16.7%,[AOEMIM][BF4]的加入可使Mn的变化减小,对加工过程具有稳定作用;在降解初期,共混物的黏均相对分子质量迅速减小,降解液的pH值由7.4下降到3.0;共混物的降解随[AOEMIM][BF4]添加量的增加而加速;其降解液对小鼠无明显毒性。     

离子液体改性含二硫键生物质环氧树脂的性能研究

采用异山梨糖醇基环氧树脂(IS-EPO),4,4′-二硫代二苯胺(MDS)和1-丁基-3-甲基氯化咪唑鎓([BMIM]Cl),成功制得不同[BMIM]Cl含量的4,4′-二硫代二苯胺环氧树脂(MDS-EPO)。研究结果表明:[BMIM]Cl的添加起到了增塑作用,[BMIM]Cl均匀分布在MDS-EPO树脂体系中,而不出现相分离,在[BMIM]Cl添加量为20%(wt,质量分数)条件下,制得的MDS-EPO的断裂伸长率最大达到251.86%,比重塑前的断裂伸长率2.58%增长了96.62倍。     

膨胀石墨电极用于电化学氧化降解甲基橙模拟废水

采用具有优良导电能力的膨胀石墨(EG)作为阳极材料,通过电化学氧化降解甲基橙模拟废水.当废水pH值为2.0,电流密度为13mA·cm-2,电解质浓度为0.1 mol· dm-3,电解时间为20 min时,甲基橙模拟废水的脱色率达到98.6％,COD去除率为58.5％.该降解过程基于化学吸附和电化学氧化,亦即,甲基橙分子首先通过EG表面的-OH键吸附在EG表面,然后通过电化学氧化降解.结果表明:EG是一种处理染料废水的优良材料.     

二氧化锰—石墨烯复合电极材料的制备与表征

利用水热法制备MnO_2和MnO_2-石墨烯(GNs)复合材料,并分别作为锂离子电池的负极材料,进行XRD、SEM、恒电流充放电(GC)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等测试。结果表明,制备的MnO_2为β-MnO_2,长度为1~2μm,宽度小于200 nm的纳米棒。β-MnO_2-GNs复合材料在0.1 C的电流密度下循环60次的放电比容量为659.8 m A·h/g,放电容量保持率为46.4%,在5C电流密度下,放电比容量保持在418 m A·h/g。