亚硫酸铵对锰电解反应与析氢反应的影响

采用CV、LSV等电化学方法研究了阴极电化学机制,同时通过SEM、XPS等表征方法考察亚硫酸铵对阴极表面、锰晶体结构的影响。结果表明：氢在不锈钢阴极表面析出和锰在不锈钢阴极表面沉积的起始电位分别为-0.95、-1.40 V;亚硫酸铵对析氢反应具有明显的抑制作用,降低锰沉积的电流,减小直流电耗。当亚硫酸铵用量为SeO₂的4倍时,锰沉积电流效率高达67.42%,亚硫酸铵有望成为替代SeO₂的添加剂。在沉积锰的小区域能谱图中,能捕捉到100%纯度的锰,利于后期高纯锰的研发。     

1-丁基-3-甲基咪唑对电沉积锰的影响

以1-丁基-3-甲基咪唑为添加剂,在MnSO₄-(NH₄)₂SO₄-H₂O体系中电沉积金属锰,考察了电流密度、1-丁基-3-甲基咪唑浓度、硫酸铵用量、Mn²⁺浓度及槽电压对阴极锰沉积量和电流效率的影响,并采用XRD、SEM对沉积锰进行表征。结果表明,MnSO₄-(NH₄)₂SO₄-H₂O体系电解锰,在温度40℃、Mn²⁺浓度35 g/L、硫酸铵浓度90 g/L、pH=7.5、电流密度364.58 A/m²、1-丁基-3-甲基咪唑用量0.12 g/L条件下,电流效率为79.60%,电流效率比SO₂和SeO₂的高,电沉积的锰为α-Mn。     

利用双氧水为还原剂湿法浸出电解锰阳极泥中锰的研究

电解锰阳极泥是生产电解金属锰时阳极产生的副产物,其中含有大量锰、铅等资源.如何高效浸出电解锰阳极泥中的锰是实现其资源化利用的关键,本研究提出了一种H₂SO₄-H₂O₂浸出体系强化电解锰阳极泥中锰浸出的新方法,研究了H₂O₂和H₂SO₄用量、反应温度、反应时间以及固液比对电解锰阳极泥中锰浸出率的影响.研究结果表明,在阳极泥与H₂O₂质量比1∶0.8、阳极泥与H₂SO₄质量比1∶0.9、反应温度45℃、固液质量比1∶10条件下浸出反应15 min,锰的浸出率可达97.23%,浸出渣中Pb的质量分数高达53.71%.浸出机理分析表明,酸性条件下电解锰阳极泥中锰氧化物被H₂O₂还原浸出,浸出液中Mn主要以MnSO₄存在,浸出渣中Pb主要以PbSO₄...     

Sn/ZrO2镀层的制备及ZrO2纳米粒子对电沉积过程的影响

在酸性硫酸盐体系中，采用超声辅助电沉积制备Sn/ZrO₂复合镀层，探究了超声功率、ZrO₂纳米粒子浓度和阴极电流密度对Sn/ZrO₂复合镀层的耐蚀性影响；通过线性扫描伏安法和交流阻抗法，研究了Sn/ZrO₂体系中ZrO₂纳米粒子对电化学反应过程的影响；通过SEM和XRD分别测试镀层形貌和微观结构。实验结果表明，较优电沉积工艺为:超声功率为300 W，ZrO₂纳米粒子浓度为7 g/L，阴极电流密度为2.5 A/dm2。在较优条件下，探究纯Sn镀层和Sn/ZrO₂复合镀层电沉积过程，超声辅助纳米粒子的加入使镀层表面更加致密，增加了沉积过程活性位点，促进了Sn2+的沉积，细化了晶粒，使得镀层表面更加平整致密。      

Sn-Ni-Mn合金的电沉积行为及成核机制

研究了Sn-Ni-Mn合金在玻碳电极上的电沉积行为及成核机制。采用阴极极化、循环伏安、电化学阻抗及恒电位阶跃等电化学方法研究镀液成分、温度、pH对Sn-Ni-Mn合金电沉积阴极极化行为的影响,以及不同扫描速率和阴极电位下Sn-Ni-Mn合金电沉积机制。试验结果表明:降低主盐浓度、提高络合剂(Na_3C_6H_5O_7·2H_2O)和添加剂(糖精钠)浓度、降低镀液温度、提高镀液pH均会使阴极极化曲线负移,极化作用增强,有利于电极电位较负的Mn~(2+)还原沉积;Sn-Ni-Mn合金电沉积过程主要受扩散控制,非可逆;随阴极过电位升高,Sn-Ni-Mn合金电沉积电荷转移电阻减小,沉积速率加快;Sn-Ni-Mn合金电结晶过程遵循扩散控制下的三维瞬时成核机制。     

锌电积过程中锰元素对铝阴极的电化学行为影响

传统湿法炼锌工艺采用纯铝板作为阴极,但随着锌精矿品位的降低,电解液中杂质离子含量增大,造成阴极腐蚀消耗增加.本文以铝锰合金为研究对象,研究锰作为添加元素,与铝形成良好铝锰合金阴极材料的电化学行为,进一步提高铝阴极的耐蚀性和电催化活性.采用交流阻抗、阴极极化曲线、恒电流极化曲线、塔菲尔曲线等分析方法,探讨不同Mn元素含量对铝锰合金在40℃恒温条件,Zn²⁺ 65 g·L^-1和H₂SO₄ 150 g·L^-1溶液中电化学行为的影响.研究结果表明:相比纯铝电极,添加Mn元素的铝锰合金电极的耐蚀性普遍提高,腐蚀电流均减小;随着Mn含量的增加,腐蚀电流逐步降低,腐蚀电位与Mn含量增加无明显变化规律;当Mn质量分数为1.5%时腐蚀电流达最低(1.11 mA·cm^-2),腐蚀电位最小(-1.0954 V);零电势下,表观电流密度i₀受Mn元素的添加影响显著,i₀随Mn含量增加呈现出先增大后减小的趋势,在Mn质量分数1.5%时达到最大值3.7462×10^-16 mA·cm^-2,远大于纯铝电极4.8027×10^-33 mA·cm^-2,整体变化幅度明显,电极的电催化活性得到提高;不同电流密度下的析氢过电位和纯铝电极的整体接近,电化学过程均为电化学传质步骤控制.综合考虑电极材料的耐蚀性和电催化活性,含Mn质量分数1.5%的铝锰合金可作为理想的电积锌阴极使用.     

NH3-(NH4)2SO4体系隔膜电解铜电化学研究

PCB板(印刷电路板)剪裁铣削渣中含有金属铜和铝,且塑料含量高,采用电化学溶解隔膜电积工艺可以实现铜的剥离并得到高品位阴极铜。该工艺具有流程短、电流效率高、产品纯度高等优点,具有广阔的应用前景,但其电化学机理尚不明确,本文以PCB制造过程中产生的含铜固废作为阳极,采用钛板为阴极,在NH₃-(NH₄)₂SO₄体系中采用隔膜电解工艺进行了一系列试验,包括不同铵盐体系、氨/硫酸铵体系中不同电极、氨/硫酸铵体系不同电解液组成的电化学行为曲线以及NH₃-(NH₄)₂SO₄体系电沉积铜的控制步骤、成核机理等。结果表明,氨/硫酸铵体系中电积铜的起始还原电位最低,电积时电耗较低,且该体系中氢的析出电位均较负,可避免因析出氢气降低阴极电流效率的副反应;NH₃-(NH₄)₂SO₄体系中Cu²⁺在钛电极表面的电沉积反应为不可逆...     

新型无硒电解金属锰添加剂的性能研究

采用电化学测试手段,研究新型添加剂对电极过程的影响,同时通过SEM、XRD等测试手段,考察了添加剂对阴极锰表面、对锰晶体结构的影响。发现添加剂具有显著增强阴极极化,促进电解锰由γ-Mn(体心四方晶系)向α-Mn(体心立方晶系)的相变转换作用。综合各类试验结果,判定新型添加剂作用机理符合"选择吸附理论",即添加剂在电解过程中分解成极性小分子,在锰表面选择性吸附,阻滞了螺旋位错生长的发生,使得阴极沉积物平整致密。     

NiCo2O4薄膜的制备及其磁电性能研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术，在氧化镁(MgO(001))、钛酸锶(SrTiO₃(001))和铝酸镁(MgAl₂O₄(001))3 种衬底上，外延生长钴酸镍(NiCo₂O₄)薄膜。采用原子力显微镜(AFM)和 X 射线衍射仪(XRD)对 NiCo₂O₄薄膜进行形貌表征和结构分析，测试结果表明 NiCo₂O₄薄膜具有平整的表面和优异的结晶度。采用综合物性测量系统(PPMS)测试 NiCo₂O₄薄膜的电输运及磁性能，通过对比发现在 MgO(001)和 SrTiO₃(001)衬底上生长的NiCo₂O₄薄膜呈半导体特性，并且磁性较弱，而在MgAl₂O₄(001)衬底上生长的NiCo₂O₄薄膜具有金属性和...     

锡酸锌基光催化材料研究进展

在各类半导体光催化材料中,反尖晶石结构的锡酸锌(Zn₂SnO₄)因传导率良好、电子迁移率高、物化性质稳定且无毒而成为研究热点。近年来,随着研究的不断深入,人们采用(微波)水热法合成出具有不同形貌结构的Zn₂SnO₄。但因合成条件对Zn₂SnO₄形貌的影响很大,且缺乏系统性总结,因而本文概述了(微波)水热合成方法中水热时间、合成温度以及原材料、矿化剂与表面活性剂类型和浓度对Zn₂SnO₄晶体构型、表面电子结构、形貌特征、粒径尺寸及催化性能的影响,以期指导Zn₂SnO₄特定形貌的可控合成。此外,本文还介绍了提升Zn₂SnO₄光催化活性的改性策略,即元素掺杂、构建异质结、单质负载(贵金属沉积)、形貌调控和缺陷工程,系统总结了各种改性策略对能带结构、光吸收、光生载流子分离迁移、表面催化反应和光催化性能的影响。最后,展望了Zn_...     

电动力富集电解锰渣中锰的研究

采用电动力技术对电解锰渣中可溶性锰的迁移、转化和富集规律进行研究。结果表明,直接电动力和CO_2辅助电动力均可在阴极区富集锰,反应48h锰富集量分为达到3.8%和4.3%。两种方式作用下,阴极区锰的富集量随反应时间的增加而增加,阳极区锰含量随反应时间的增加逐渐减少。从阴极到阳极,锰含量逐渐减少。直接电动力作用下的反应机制为,锰在阴极区富集并与OH-反应形成Mn(OH)_2、CaMn(OH)SiO_4等难溶物。CO_2辅助电动力作用下的反应机制为,CO_2与阴极区的OH-反应形成CO_3~(2-),CO_3~(2-)进一步与迁移到阴极区的Mn~(2+)反应形成MnCO_3。     

锰系氧化物在LiMn2O4中的应用

综述了锰系氧化物中的MnO、Mn₃O₄、Mn₂O₃和MnO₂制备LiMn₂O₄时的特点,包括反应过程中相的转变、缺氧型尖晶石LiMn₂O₄的产生与变化规律、锰系氧化物形貌对LiMn₂O₄充放电性能的影响等。预测了锰系氧化物在LiMn₂O₄应用中的研究方向。     

掺杂元素对锰混合氧化物阳极析氧抑氯性能的影响

对具有析氧抑氯选择电催化性能的海水电解制氢用绿色环保阳极材料进行了研究.采用阳极电沉积法在Ti/IrO₂基体上获得γ-MnO₂氧化物涂层钛电极,在镀液中掺杂其他元素进行阳极电沉积,获得了MnV、MnCr、MnMoFe和MnFeV混合氧化物涂层钛电极.模拟海水电解实验表明,掺杂元素显著提高锰氧化物涂层钛电极析氧抑氯选择电催化性能,MnFeV电极的析氧效率达到100%,可以满足析氧抑氯选择性电催化性的要求.结构分析结果表明,掺杂后的锰氧化物电极形成了具有掺杂V、Fe的γ-MnO₂相结构的混合氧化物Mn(Fe,V)O₂,Mn(Fe,V)O₂中金属以Mn⁴⁺、V⁵⁺和Fe³⁺形式存在,与氧形成了非定比化合物(Mn,Fe,V)O_x.Fe和V等掺杂元素起到细化晶粒和提高晶格畸变能的作用,有效地提高了电极的析氧抑氯电催化性能.     

锂离子电池正极材料锰酸锂制备方法的研究进展

LiMn₂O₄以其价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点,成为最有希望取代LiCoO₂的主流材料之一.LiMn₂O₄的生产制备方法众多,文中详细介绍了锰酸锂的晶体结构特点,阐述了锰酸锂的各种制备方法,探讨了采用不同的原料、不同的制备方法对提高锰酸锂性能的差异.从电解液方面、尖晶石锰酸锂晶体结构层面分析了其容量衰减的原因,希望能够为锰酸锂材料的研究者提供借鉴,为其生产提供理论依据.     

添加剂对铝电解炭基阴极钠渗透膨胀过程的影响

为了提高现用铝电解炭基阴极的抗钠侵蚀性能,在实验室条件下研究了添加剂对铝电解炭基阴极钠渗透膨胀的影响.结果表明:添加B₂O₃能减缓钠的初期渗透和膨胀速率,但同时会增加阴极的终期膨胀量;而添加TiB₂既能减少金属钠的渗透量,又能降低炭基阴极的钠膨胀率;当同时加入TiB₂和B₂O₃时,能够进一步提高炭基阴极的抗钠渗透膨胀性能.     

Mn对喷射沉积Al-25Si-xFe-yMn合金中Fe相的影响

通过喷射沉积工艺制备了Al-25Si-xFe-yMn(Mn/Fe质量比在0～1之间)系列合金的沉积坯,利用SEM、XRD和EDX对这些沉积坯的微观组织进行分析.结果表明,添加Mn元素,将生成颗粒状的α-Al₁₅(Fe,Mn)₃Si₂,取代了针状的δ-Al₄FeSi₂和β-Al₅FeSi相,从而显著地改善高硅铝合金中的Fe相的形貌,并且随着Mn/Fe质量比的提高,沉积坯中颗粒状的α-Al₁₅(Fe,Mn)₃Si₂含量也增加,而针状相的含量却减少,当Mn/Fe质量比增加到0.83或1时,在沉积坯中只发现颗粒状的α-Al₁₅(Fe,Mn)₃Si₂.     

用离子交换膜—电解法处理电解金属锰生产废水的研究

采用离子交换膜-电解分离技术处理电解金属锰生产废水，在实验基础上确定极板距离为3cm、阴极区的最佳电解液为（NH4）2SO4溶液及最佳pH值为8．0。在最佳工艺条件下，电解锰废水锰的电沉积效率达到62．44％。     

电沉积合成镍/氢氧化镍/聚苯胺薄膜及其电容特性

采用电沉积法合成以铜箔为基底的Ni/Ni(OH)₂/PANI复合电极材料。首先通过电沉积法将Ni/Ni(OH)₂纳米层沉积于铜箔表面,然后通过电化学聚合法在三电极体系下在其表面沉积一层聚苯胺薄片。采用SEM、TEM、FT-IR、XPS、CV、GCD和EIS对Ni/Ni(OH)₂/PANI的形貌、结构以及电化学性能进行了研究。结果表明,Ni/Ni(OH)₂/PANI具有较高的比电容和优异的循环性能。Ni/Ni(OH)₂PANI在1 A/g电流密度时具有1 400 F/g的比电容,当电流密度从1 A/g增加到10 A/g时,其容量保持率为62.7%,表现出良好的倍率性能,并且在10 A/g的高电流密度下循环2 000次后其容量保持率为76%。聚苯胺薄片沉积在Ni/Ni(OH)₂基体表面可以降低电极表面的电荷转移阻抗,同时起到保护电极的作用,使复合电极的电化学循环性能得到改善。     

含Si金刚石涂层的工艺研究

利用微波等离子体辅助化学气相沉积的方法,以H₂、CH₄和D₄(八甲基环四硅氧烷)为沉积先驱物,探索了一种在硬质合金基底上制备出含Si元素的金刚石涂层的新工艺.试图利用这种新的方法,进一步提高金刚石涂层对硬质合金基底的附着力.实验结果表明:当D₄的流量相对CH₄的流量较大时,得到球团状的胞状组织;只有当D₄和CH₄的流量相当的情况下,才能沉积出质量较好的金刚石涂层,同时又含有少量的Si使金刚石涂层的附着力较好.     

甲基磺酸体系铅电解精炼研究

针对传统铅电解精炼工艺存在的腐蚀性强、毒性高、环境危害较大等问题,提出采用甲基磺酸(MSA)进行铅的电解精炼。研究了铅离子浓度、游离酸浓度、电流密度、温度和添加剂对铅电解精炼的影响。结果表明,适当提高铅离子浓度、电流密度和电解温度以及添加木质磺酸钙,有利于提高电流效率。适当增加电解液游离酸浓度、提高电解液温度有利于降低槽电压和能耗。添加木质磺酸钙能极大改善阴极铅表面形貌,使沉积铅平整致密,但不添加木质磺酸钙时阴极铅易于剥离。在铅离子浓度0.5mol/L、MSA浓度1.0mol/L、电流密度220A/m~2,温度40℃条件下,获得了质量分数99.99%以上的精铅,此时能耗低至42.36kWh/t。使用添加剂2.0g/L木质磺酸钙,可得到平整致密的铅。采用阳极、阴极极化曲线测试探索了各工艺参数对电解精炼槽电压影响机制。