表面处理对碳纤维基β-PbO_2电极性能的影响

对碳纤维布进行表面处理,采用电沉积法制备碳纤维基β-PbO_2电极材料,并对碳纤维基β-PbO_2电极材料的导电性能、电化学性能和耐腐蚀性能进行研究。结果表明:通过表面处理,能够显著改善碳纤维的表面粗糙度和化学活性。热空气氧化温度为400℃时,碳纤维表面的化学活性最高;热空气氧化和液相氧化双重氧化发现,碳纤维表面的化学活性进一步提高,表面的沟槽和凹坑更为明显,经此表面处理条件后制备的碳纤维电极界面电阻率最低为6.19×10^-5Ω·m,导电性能和电化学性能最好,耐腐蚀性能最强,腐蚀速率仅为1.44×10^-3g·cm^-2·h^-1,由此说明,不同表面处理条件能够极大地影响碳纤维电极材料界面结合性能,从而影响碳纤维基β-PbO_2电极材料的导电性能、电化学性能和耐腐蚀性能。     

碳纤维基体层状复合电极材料的电化学性能

采用电沉积法制备碳纤维层状复合电极材料,通过XRD、SEM和电化学工作站等分别测试碳纤维基体层状复合电极材料表面活性层物相结构、组织形貌和电催化活性,并比较碳纤维电极与传统铅合金电极的质量以及两种电极材料的耐腐蚀性能。结果表明,所制备的碳纤维电极表面活性层为β-PbO_2,在电沉积电流密度为40mA/cm~2和电沉积时间为100min时,得到的活性层β-PbO_2致密均匀、活性层内应力最小、裂纹最少,此时碳纤维电极的析氧电位最低、电催化活性最优;与传统铅合金电极相比,碳纤维电极质量减轻了减轻了69.7%,且碳纤维电极的腐蚀电位更高、腐蚀速率更小,碳纤维电极具有更好的耐腐蚀性能。由此说明,碳纤维层状复合电极材料是一种质量轻、不溶解、耐腐蚀的电极材料,有着良好的开发应用前景。     

β-PbO_2电镀液中Fe~(3+)含量对PbO_2电极电化学行为及性能的影响

为了探讨低成本高稳定性钛基二氧化铅电极的制备工艺,研究该电极在锌电积液中的电化学性能,在制备β-PbO_2镀层的溶液中加入了有助于镀液稳定的主盐成分Fe~(3+)且使其不被消耗。使用扫描电镜(SEM)研究了β-PbO_2镀层的表面形貌,使用X射线衍射仪(XRD)分析了镀层的晶体物相组成,采用强化寿命测试和热震试验法研究了PbO_2电极的稳定性;在含不同浓度Mn~(2+)锌电解液中,通过阳极极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)和交流阻抗谱(EIS)研究了PbO_2电极的电化学行为。结果表明:镀液中掺杂Fe~(3+)获得的β-PbO_2镀层表面均匀致密,不存在明显的铁氧化物;当锌电解液中Mn~(2+)浓度为4 g/L时,PbO_2电极表现出了最优的电催化活性。     

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。     

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。     

多孔Ni-WC复合电极的制备及其在酸性溶液中的电催化析氢性能

目前,关于多孔Ni-WC电极的电催化析氢(HER)性能的报道较少。以多孔海绵镍为基体,采用复合电沉积制备多孔Ni-(WC)x复合电极。运用扫描电镜(SEM)和X射仪线衍射仪(XRD)表征电极的表面形貌和微观结构,通过阴极极化、电化学阻抗(EIS)、循环伏安、计时电流法研究多孔Ni-(WC)x电极在0.5 mol/L H2SO4溶液中的电催化析氢性能。结果表明:与多孔基体Ni电极相比,多孔Ni-(WC)x电极具有较低的析氢过电位、较低的电化学反应阻抗、较小的表观活化能以及较大的交换电流密度;随着镀液中WC浓度的升高,所制备的多孔Ni-(WC)x电极的电催化析氢活性增强,其中Ni-(WC)40电极的表观交换电流密度是多孔Ni基体电极的966.7倍,其表观活化能为5.95 kJ/mol,并具有较好的耐蚀性和析氢稳定性。     

制备温度对改性二氧化铅电极材料析氧电催化性能的影响研究

通过直流阳极氧化复合电沉积法制备一种新型锌电积用β-PbO_2-MnO_2-WC-CeO_2节能催化阳极材料,采用循环伏安法(CV)和交流阻抗(EIS)研究制备温度对阳极材料析氧电催化活性的影响。循环伏安测试结果表明,温度为65℃时制备的阳极材料具有较小的阳极峰电位(Ep=1.705V)和较大的阳极伏安电荷(q*=3.367×10~(-2)C),析氧电催化活性点最多,具有较好的电催化活性。交流阻抗测试结果进一步证实65℃时制备的阳极材料在电解锌溶液中具有更小的容抗弧,表明该电极材料在工业电解锌溶液中发生析氧反应需要克服的能垒小,电极反应速率较快,电催化活性较高。     

Ti/Pb-WC复合镀电流密度对镀层性能的影响

为了寻找理想的电催化电极及减少制备工序,采用复合电沉积方法在钛基材上制备了Pb-WC镀层.采用SEM、电化学测试等对纯铅层及Pb-WC镀层的表面形貌、元素组成及电化学性能进行了对比研究,分析了电流密度对沉积速率以及镀液中WC浓度对镀层中WC含量的影响.结果表明:电流密度为4 A/dm2,镀液中WC的浓度为30 g/L时...     

不锈钢基PbO2-WC-CeO2复合镀的机理及镀层性能

不锈钢基PbO2-WC-CeO2复合电极克服了传统钛基二氧化铅(DSA)电极基体易钝化、寿命短和成本高等缺点,以往对其电化学性能研究不多。采用复合电沉积方式在不锈钢基体上制备了PbO2-WC-CeO2复合电极,通过循环伏安曲线(CV)考察了复合电极的电沉积过程;通过X射线衍射(XRD)、能谱分析仪考察了复合电极的元素组成;通过扫描电镜(SEM)考察了复合电极的表面形貌变化;通过Tafel曲线、析氧曲线考察了电极掺杂前后的电化学性能变化。结果表明:WC和CeO2固体颗粒的加入使得PbO2电沉积过程发生了择优生长和晶粒细化,电极耐腐蚀性能提高,催化活性和节能性能变佳。     

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。     

CaZrO3包覆Ni超细复合粉体的制备及其抗氧化性研究

为了提高MLCC内电极材料用镍粉的抗氧化性,本研究进行了镍粉的表面改性研究.采用化学沉淀法在镍粉表面包覆CaC2O4-Zr(C2O4)2混合物前驱体后,通过高温热处理使镍粉表面的前驱体转变成了致密的CaZrO3.考察了制备条件,如包覆试剂加入方式、搅拌速度与时间、反应温度及前驱体热处理温度等对Ni/CaZrO3复合粉体抗氧化性的影响.利用扫描电镜(SEM)对样品的形貌进行了观察.结果表明,在最佳条件下制得的Ni/CaZrO3复合粉体具有良好的抗氧化性,在400℃,空气气氛中煅烧30分钟的氧化率约为4%.     

射频等离子体放电的宏观参数与PET表面改性的关系

通过射频等离子体放电，采用O2，CF4及CH4／CF4混合气体等离子体对PET表面进行处理。改变射频等离子体放电的宏观参数，如放电时间、放电功率、电极间距离和复合参数，详细地研究了这些参数对PET表面改性的影响。结果表明：碳氟混合气体等离子体在PET表面的沉积速率为正值，在PET表面形成了聚合物；而O2和纯CF4气体的沉积速率为负值，两者在PET表面产生刻蚀效应。增加等离子体放电功率和放电时间，聚合或刻蚀效果更明显；而增加电极间距离和复合参数，聚合或刻蚀效果明显减弱。     

ZrO_2-AC电极材料制备工艺的确定及性能表征

采用浸渍-焙烧法对活性炭(AC)进行载锆改性,选取浸渍浓度、浸渍时间和焙烧温度为影响因子,以比电容为评价指标,通过单因素和正交试验确定ZrO_2-AC电极材料的最佳制备工艺,利用BET、SEM、EDS及FT-IR对载锆前后活性炭材料进行性能表征。结果表明:ZrO_2改性活性炭的最佳工艺参数为浸渍浓度1.5mol/L,浸渍时间16h,焙烧温度500℃;活性炭负载ZrO_2后比电容增加了72.6%,比表面积降低了12.75%;ZrO_2-AC电极材料的表面及孔道出现絮状和颗粒状的ZrO_2,Zr元素的质量分数为16.8%,表面形成Zr—O键的含氧官能团。活性炭负载ZrO_2后加速了电极双电层的形成,提高了电极材料的电化学性能,可作为电吸附除盐的电极材料。     

WC在WC/灰铸铁复合材料基体中的溶解

为了对WC/Fe复合材料的界面设计和控制提供理论指导, 论文分析了WC在WC/灰铸铁复合材料基体中的溶解热力学, 通过差热分析、 光学显微镜、 扫描电镜和X衍射等测试方法研究了WC与灰铸铁基体之间的界面, 对WC颗粒在基体中的溶解过程进行了探讨。研究结果表明: WC颗粒与HT300基体润湿良好, 当系统最高温度为1450℃时, WC颗粒的表面有明显被溶解的痕迹, WC颗粒在HT300基体溶液中发生明显溶解的开始温度约为1281℃; 当系统温度升高到某一温度时, WC发生分解反应(2WCW₂C＋C), 元素扩散将促进WC颗粒的溶解。      

表面氧化改性制备活性炭电极材料及其电化学性能研究

以商用活性炭为原料,采用20%硝酸液相氧化处理后,制备了硝酸改性活性炭。采用低温N_2吸附法表征了活性炭的孔结构性质,采用FTIR、Boehm滴定法进行了表面性质表征,测定、比较了商用活性炭和不同温度条件下的硝酸改性活性炭为原料所制备电极的循环伏安、恒定电流充放电、交流阻抗等电化学性能,探讨了硝酸改性活性炭电极的电容产生机理。实验表明,经硝酸氧化处理后,活性炭的比表面积和孔容略微增加,平均孔径稍增大,含氧官能团数量有所增加。由于氧化处理后活性炭材料赝电容的增加,相比商用活性炭电极的比电容量89.61F·g~(-1),硝酸改性活性炭电极比电容量增大到106.56 F·g~(-1),并表现出较好的功率特性、容量特性和较小的阻抗,同时具有大电流放电的特性。     

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.     

AEO-7改性Al/PbO2/MnO2电极性能的研究

在铝基体上,以β-PbO2为中间层,在添加不同浓度表面活性剂AEO-7的MnO2镀液中,采用阳极氧化法制备了改性MnO2电极.利用稳态析氧极化曲线、交流阻抗图谱、能谱对添加不同浓度表面活性剂所制备电极的电催化活性、耐蚀性和锰的含量进行了表征.结果表明,表面活性剂质量浓度为0.5g·L-1时制备的MnO2电极催化活性最好,耐蚀性最强,锰的含量最高.     

Sn含量对Al/Pb-Sn复合阳极在电积铜过程中结构和性能的影响

为了制备性能优异的电积铜用阳极,采用电沉积的方法在铝合金基体表面制备了电积铜用Al/Pb-Sn复合阳极。通过循环伏安法(CV)和时间-电位(t-E)曲线分析了Al/Pb-Sn复合阳极膜在电积铜过程中的阳极过程、耐蚀性和电催化活性;采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析复合电极的形貌及相结构;研究了Sn含量对复合阳极在电极铜过程中结构和性能的影响。CV和t-E曲线分析显示Sn含量的增加促进了Al/Pb-Sn复合阳极阳极反应的进行,使Al/Pb-Sn复合阳极耐腐蚀性和电催化活性增大。SEM分析显示随着Sn含量的增大,Al/Pb-Sn复合阳极的镀态表面和氧化膜的晶粒尺寸增大。XRD谱分析显示随着Sn含量的增大,阳极膜上具有较高电催化活性和耐蚀性的β-PbO_2相含量增大。     

钛基复合镀Pt-ZrO2电极镀层及其析氢电催化性能

为了寻找电化学工业理想的电催化电极,通过复合电沉积技术制备了钛基复合镀Pt-ZrO2电极.测试证明,Pt-ZrO2电极镀层结合力强、硬度高、耐腐蚀和耐热性能优良.钛基复合电沉积Pt-ZrO2电极作为阴极,在300g/L NaCl溶液中(60℃,阴极电流密度300 mA/cm2)电解能降低氢超电势580 mV.结果表明,钛基复合镀Pt-ZrO2电极是优良的析氢电催化电极,电催化性能的增加除了较小的反应电阻外,较大的表面粗糙度也是一个重要因素.     

稀土La掺杂SnSb复合涂层Ti基电极的制备及催化性能

稀土掺杂对电极的导电性、分解温度、析氧电位和电催化活性有较大影响。以SnCl4.5H2O,Sb2O3和La(NO3)3.6H2O为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂SnSb复合涂层Ti基电极。借助SEM,XRD和EDX等检测手段对所制备电极的表面形貌、晶体结构及元素组成进行表征和分析,考察了制备电极的析氧电位及模拟苯酚废水降解效果,优化出的最优掺杂量为Sn∶Sb∶La=100.0∶10.0∶2.5(摩尔比),最佳热处理温度为550℃;用该电极处理模拟苯酚废水150min,COD去除率达到94.8%。结果表明:适量的La掺杂可提高SnO2晶粒的形核与长大速率之比,使SnSb复合电极表面晶粒细化,比表面积增大,有利于电极催化性能的改善,可为研制出适合于苯酚处理的高效阳极材料提供参考。