多重平衡体系中电极电势的简易计算方法

针对在多重平衡体系中计算标准电极电势的现有方法存在难以理解的问题,本文从标准电极电势的基本概念出发,先将欲求电极反应适当拆分为多重平衡反应,再结合电极电势Nernst方程的应用条件来求解氧化还原电对的电极电势值,可达到表达既简明直观又能使学生深刻理解的目的。     

无机化学中四大平衡相互影响的问题分析

无机化学中的四大平衡指的是酸碱、氧化还原、配合物解离平衡以及沉淀溶解,它们都是无机化学基础理论中的重要组成部分。这四大平衡之间存在着相互影响的关系,本文从四大平衡的角度出发,探讨了三个非常具有代表意义的问题,分别是配合物与沉淀的生成情况、金属硫化物的溶解情况以及对于氧化还原标准电极电势的计算情况。希望通过对这些问题的探讨可以帮助人们更好的理解四大平衡的概念和关系,为充分掌握化学知识提供条件,增强解决实际问题的能力,进一步培养良好的科学素养。同时,也希望使教育工作者通过对以下知识点的探讨、补充、归纳和总结,来帮助教师在进行教学的时候更加的得心应手。     

ZnSn(OH)6基纳米材料在环境光催化中的应用

本征ZnSn(OH)₆具有较宽的带隙(约4.0eV)，价带和导带位置使其具有较高的氧化还原电势，有利于驱动光催化氧化还原反应，在环境净化和能源开发等领域展现出良好的应用前景。本文从ZnSn(OH)₆物理和化学性质出发，介绍了ZnSn(OH)₆晶体结构和表面结构，分析了制备方法对光催化性能的影响；基于ZnSn(OH)₆在光催化方面的应用研究，总结了ZnSn(OH)₆的改性策略，包括引入缺陷、元素掺杂、构建异质结、晶面调控；最后，重点概述了ZnSn(OH)₆基光催化材料在能源(产氢、二氧化碳还原)和环境领域(污水治理、空气净化)的应用。同时指出ZnSn(OH)₆基光催化剂在实际应用研究方面仍处于初步阶段，需要进一步探究改性策略对ZnSn(OH)₆应用需求的精准性，拓展其应用场景，为后续研究工作提供方向和思路，加速其工业化应用的进程。     

水溶液中电化学还原CO2的研究进展

CO₂作为一种潜在的碳资源,寻找一种有效的方法转移利用CO₂一直是社会关注的焦点。水溶液中电化学方法转化固定CO₂可在室温和常压下进行,通过选择不同电极和电极电势来改变产物、调控反应速率和选择性,因而具有潜在的优势。本文综述了水溶液中电化学还原CO₂的发展现状,介绍了水溶液中电还原CO₂的基本原理和电极上发生的主要反应;总结了水溶液中金属电极、气体扩散电极(GDEs)和复合电极等不同电极材料对CO₂还原产物的种类、选择性以及电流效率的影响;讨论了温度、CO₂分压等还原反应条件对反应速率和电流效率的影响。展望了水溶液中电还原CO₂技术的发展前景,认为利用水基溶液中丰富的[H],增强CO₂还原产物的燃料化程度,将在环境保护、资源利用和经济效益方面具有极大价值,符合绿色化学发展理念。     

氧化还原平衡在无机杂质分离中的应用

在无机试剂的生产中,常见的杂质如Fe、Cu、Co、Ni、Cr、Mn、Sn、Pb……等,它们都有多种氧化态。分离这些杂质时,广泛地应用其氧化态和还原态之间的变化规律,并且还经常考虑和酸碱平衡、沉淀平衡和络合平衡的联系。已知的用标准氢电极作标准电极所测得的许多氧化还原电对的标准电极电势E~0值,可以用来表示氧化型得电子或还原型失电子的能     

还原氧化石墨烯对水性无机富锌涂料防腐性能的影响

为提高水性无机富锌涂层的防腐性能，以高模数硅酸钾溶液和氟碳乳液为成膜物质，片状锌粉为主要功能填料，并添加适量还原氧化石墨烯分散液作为辅助填料，制备了硅酸盐水性无机富锌涂料。采用物理性能测试、电化学测试、盐雾试验等测试方法，探究了还原氧化石墨烯添加量对涂层防腐性能的影响。结果表明：加入适量还原氧化石墨烯，可以增强水性无机富锌涂料的防腐性能，当涂料中还原氧化石墨烯分散液添加量达到6%时，涂层的力学性能及耐腐蚀性最佳，经过腐蚀后的主要腐蚀产物为Zn₅(OH)₈Cl₂和ZnO。     

龙泉窑铁胎青瓷产品的烧制技艺

通过龙泉窑铁胎的烧成试验，证明了铁胎在还原气氛下的烧结温度比氧化气氛下的烧结温度要低，并且最大收缩率和收缩速度均比氧化气氛大。其主要原因在于龙泉窑铁胎Fe₂O₃含量较高，在还原气氛下转化为FeO,FeO起熔剂的作用，使坯体在较低温度下出现液相。另外，通过龙泉窑铁胎施以不同成熟温度的釉料分别进行氧化气氛和还原气氛烧制实验，观察烧成时的外观性状，找出铁胎中Fe₂O₃氧化分解和还原反应产生气体的规律，从而为解决铁胎青瓷由于Fe₂O₃引起的起泡和孔洞问题而提供理论依据。     

螺旋霉素的电化学检测研究

通过恒电位还原氧化石墨烯的方法制备电化学还原氧化石墨烯修饰电极(rGO/GCE),再结合浸渍法制备出电化学还原氧化石墨烯纳米银复合修饰电极(rGO-AgNPs/GCE)。考察了螺旋霉素(SPY)在rGO-AgNPs/GCE上的电化学响应情况，并对修饰量、电还原时间、浸渍时间、支持电解质种类及酸碱度等实验条件进行优化。结果显示，在2.0×10^-6～1.0×10^-4 mol/L浓度范围内，SPY氧化峰电流与其浓度呈显著的线性关系，线性方程为I_p=0.528 5c+26.085,r=0.997 3,检测下限为4.0×10^-7 mol/L。稳定性、可重复性和回收率实验取得令人满意的结果。     

钼/钒-白云石双功能催化剂催化甘油脱水-氢转移制烯丙醇

采用浸渍法制备同时具有碱性位点和氧化还原位点的MoO/VO-CD-T(CD为煅烧白云石，T为煅烧温度)双功能催化剂。结果表明，催化剂表面钼/钒氧化物主要由MoO₃和V₂O₅组成；煅烧白云石与钼、钒氧化物之间形成不同的物相，可进一步调节催化剂稳定性和氧化还原性能。在空气气氛下CD-500负载的V₂O₅催化剂更有利于烯丙醇形成，主要是因为空气中氧气的存在会抑制高价态钒的还原；而CD-500负载钼的氧化物对烯丙醇的活性较低，因为Mo⁶⁺的还原能力弱。以质量分数为20%的甘油溶液为原料，在反应温度为320℃的条件下，2%VO-CD-500催化剂(2%为VO的质量分数)催化性能相对最佳，甘油转化率为52.4%，烯丙醇选择性为37.4%。     

液相重金属汞离子吸附和光催化净化研究

为实现废水中重金属汞离子污染物吸附和光催化高效净化，研究以溶胶凝胶与模板合成法，制备蒙脱石(MMt)负载TiO₂催化剂(TiO₂/MMt)，研究了不同温度液相重金属汞离子吸附和光催化还原净化，结果表明，该催化剂对重金属汞离子具有较好的吸附和光催化还原净化性能，随温度升高，吸附容量下降，光催化还原净化量提高，Elovich等式能较好的表达吸附动力学过程，Langmuir平衡模型能描述不同温度、不同浓度重金属汞离子吸附等温平衡，获得了吸附平衡模型参数，基于浓度时间指数模型关系，计算了光催化还原净化动力学表观活化能和指前因子。     

二氧化氯消毒处理含溴离子水防止溴酸盐产生的研究

该文从消毒过程中涉及到的氧化还原反应的电极电势出发,借助元素电势图以及半反应的pH-电势图,发现当处理水pH为7时,二氧化氯还原为亚氯酸根的电极电势为0.95 V,低于溴离子被氧化成溴酸盐的电极电势(1.03 V),从而在理论上解释了用二氧化氯消毒处理饮用水时,即使在处理水中含有溴离子的情况下,也不会形成溴酸盐,该结论也得到了实验数据的支持。     

醋酸-醋酐溶液中石墨电极上Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)电对研究

平衡电极电势实验确定了25℃时石墨电极在1.5 mol/L醋酸钾 (醋酸-醋酐)(3:1体积比)溶液中Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)的条件电极电势为0.720 V(vs SCE);采用电势扫描和旋转圆盘电极技术研究了醋酸-醋酐溶液中石墨电极上Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)电对的阳极氧化动力学,结果表明:Mn(Ⅱ)阳极氧化成Mn(Ⅲ)的电极反应控制步骤属扩散-电荷传递混合控制过程,阳极传递系数β=0.183,交换电流密度i0=5.80×10-5 A/cm2,阳极标准反应速度常数ka=9.16×10-8 m/s,Mn(Ⅱ)和OAc-的反应级数均为一级.     

感光乳剂敏化中心的平衡电极电势在化学成熟过程中的变化

本文用改进的Reinders方法研究了硫、金和还原敏化的感光乳剂在化学成熟过程中敏化中心平衡电极电势的变化,并对这些感光乳剂层内敏化中心的抗氧化性进行了比较研究。 实验结果表明:在化学成熟过程中,敏化中心的平衡电极电势的变化与感光层光敏度的变化趋势极为相似。金敏化乳剂中,在化学成熟最佳时生成的敏化中心比成熟初期生成的敏化中心不易氧化。还原敏化产生的敏化中心较稳定。文中根据的化学敏化理论对实验结果进行了讨论。     

图示法推导标准电极电势与平衡常数关系初探

大一新生在进行弱电解质、难溶电解质及配离子所形成的电对的标准电极电势计算时存在畏难心理,且学习效果不理想。针对这些问题,本文探索了使用图示的方法推导这三种电对的标准电极电势与其平衡常数的关系。这一推导方法简单、直观、学生一目了然,容易掌握,并且突出了浓度对电极电势的影响,即能斯特方程的应用氧化还原平衡这一教学重点。实践证明,使用这种方法教学,学生能更好的掌握这些电对标准电极电势的计算,教学效果也有明显提高。     

CO2氧化乙苯脱氢制苯乙烯钒基氧化物催化剂研究进展

与现有乙苯直接脱氢工艺技术相比,CO₂氧化乙苯脱氢工艺具有缓解直接脱氢热力学平衡限制、苯乙烯选择性高、能耗低和二氧化碳资源化利用等显著优势,有望成为一条从乙苯生产苯乙烯的绿色工艺路线。为此,在总结乙苯直接脱氢反应体系和现有工业技术特点、面临的问题和发展方向的基础上,本文较为全面地分析了CO₂氧化乙苯脱氢的特点和反应机理,探讨了现有催化剂体系普遍快速失活的关键原因,表明高性能催化剂研究依然是推进CO₂氧化乙苯脱氢工业化应用的关键。鉴于钒基氧化物催化剂表现出较高的活性,成为近年来CO₂氧化乙苯脱氢相关研究关注的重点。为此,从钒物种含量及其聚集态结构、催化剂的氧化还原和酸碱性、催化剂表面积炭及其作用等角度,综合分析了活性中心结构、反应机理等方面的相关研究进展,认为孤立态V⁵⁺及其含量可能是决定钒基氧化物催化剂活性的关键,其稳定性主要取决于催化剂的氧化还原特性,而积炭对催化剂活性和稳定性的影响则与其组成和石墨化程度密切相关。基于上述认识,认为强化CO₂的高效活化、抑制V⁵⁺的深度还原等是今后钒基氧化物催化剂研究的重点发展方向,而利用移动固定床或提升管反应器等进行工艺优化,对推进CO₂氧化乙苯脱氢工业化应用具有重要的研究价值。     

氮掺杂Pd-Cu/Al2O3催化剂富氢气氛下CO优先氧化性能

以Al₂O₃为载体，采用共浸渍法制备Pd-Cu/Al₂O₃和Pd-Cu-N/Al₂O₃催化剂。利用连续流动微反应装置考察氮掺杂对Pd-Cu/Al₂O₃催化剂低温富氢气氛下CO优先氧化性能的影响，结合XRD、FT-IR、H₂-TPR和XPS等手段对催化剂进行表征。结果表明，相较于Pd-Cu/Al₂O₃,Pd-Cu-N/Al₂O₃具有更好的CO优先氧化性能。氮掺杂促进了表面Cu₂Cl(OH)₃的分散，增强了Pd和Cu之间的相互作用，提高了Pd和Cu₂Cl(OH)₃的氧化还原能力。同时，氮掺杂也有利于生成更多的表面活性Cu⁺物种，并且部分进入Pd晶格，抑制了反应过程中PdHx的形成，从而使催化剂催化性能...     

煤基碳量子点/氮化碳复合材料制备及其光催化还原CO2性能

以太西无烟煤为原料，采用化学氧化法制备煤基碳量子点(C-CQDs)，进一步以C-CQDs和尿素为前体，原位复合制备得到煤基碳量子点/氮化碳(C-CQDs/g-C₃N₄)复合材料。采用TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis、PL等手段对样品结构性能进行了表征和分析，进而考察了其在光催化还原CO₂合成甲醇过程的催化性能。研究表明：C-CQDs均匀地负载在g-C₃N₄的表面，且掺杂适量的C-CQDs有利于提高C-CQDs/g-C₃N₄的光催化活性，当可见光照12 h时，其光催化还原CO₂甲醇产量最高可达28.69 μmol/(g cat)，约为相同条件下纯石墨相g-C₃N₄作用时甲醇产量的2.2倍。     

等离子体驱动催化还原合成绿色氨的研究

氨是一种工业大用量化学品，主要应用于化肥生产。作为一种绿色能源载体，氨也越来越受到关注。目前正在研究等离子体工艺作为可再生能源驱动的分散式绿色氨生产的替代方案。本文介绍了等离子体氮氧化催化还原法(PNOCRA)工艺，结合等离子体辅助氮氧化和吸附-催化还原(LNT)技术，对柴油机尾气后处理进行处理。PNOCRA的能量需求为4.6 MJ/mol NH₃，与目前最先进的等离子体N₂和H₂合成氨法相比，能量减少了4倍以上，且产率合理(>1%)。     

气凝胶骨架镶嵌的CeO2纳米团簇催化氧化HCl制Cl2

采用一步溶胶-凝胶法制备了镶嵌于气凝胶骨架内的CeO₂纳米团簇催化材料(CeO₂@M_xO_y, M_xO_y= SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃)用于HCl催化氧化反应。镶嵌于气凝胶骨架内的CeO₂纳米团簇显著的量子尺寸效应导致其表现出不同于晶相CeO₂的特性,H₂-TPR测试结果显示在晶相CeO₂表面氧物种还原温区内CeO₂纳米团簇即可被充分还原。优异的氧化还原性能导致CeO₂@M_xO_y在HCl氧化过程具有良好的催化活性,其中,40CeO₂@SiO₂的活性最高,在接触时间为0.1598 h,V_O2/V_HCl为1,430℃时,Cl₂空时产率可以达到2.10 g·(g cat)^-1·h^-1。催化剂表面的HCl氧化反应同时受O₂分压和HCl分压的影响,这表明Cl₂从催化剂表面的脱附是该反应的决速步骤。     

二氧化碳还原用甲酸脱氢酶的研究进展

CO₂的还原和资源化利用是缓解温室效应的重要手段。生物催化剂对反应和底物具有高选择性，因此被用于构建高效的CO₂还原系统。其中，甲酸脱氢酶(FDH)，特别是某些烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)依赖型/金属辅因子(W或Mo)的甲酸脱氢酶，能够可逆地将CO₂还原成甲酸盐。该文首先介绍了甲酸脱氢酶的特性及分类，其次综述了CO₂还原用甲酸脱氢酶的活性位点及催化机制、FDH的分子改造、全细胞生物催化CO₂还原为甲酸盐的最新进展，为CO₂还原用生物催化剂的研究提供了启示，为以CO₂为原料构建可行的CO₂还原系统来生产增值的燃料和化学品提供了理论基础。