锌-空气电池Co-PPy-C复合催化剂的电化学性能研究

采用化学氧化聚合法合成了以碳为载体的钴-聚吡咯(PPy)配合物Co-PPy-C,作为气体扩散电极的氧还原催化剂。利用极化曲线、交流阻抗、计时电流等电化学方法测试了其在碱性介质中(6 mol/L KOH)氧气气氛条件下氧还原的催化性能。电极电位在-0.20 V vs.Hg/HgO时,催化剂电流密度达到158 mA/cm2,显示出优越的氧还原电催化性能;采取催化层/集流体/气体扩散层的排布方式,以纯锌为负极,6 mol/L的KOH为电解液,将气体扩散电极与锌负极组装成锌-空气电池。电池以80 mA/cm2进行恒流放电,放电电压为1.0 V,且性能稳定。     

镍铁锌复合电极的制备和电化学性能表征

通过电沉积方法在泡沫镍表面沉积镍铁锌复合材料来制备析氢电极.通过改变电沉积的电流大小和沉积时间来调控镍铁锌复合材料的形貌和结构,利用泡沫镍和复合材料的高催化性、高比表面积和高电导性的特性,研究不同形貌和结构的复合电极对析氢效果的影响.运用多种分析测试技术对制备的复合材料进行表征,并通过电化学方法对复合电极的析氢性能进行...     

Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)介电氧化处理模拟亚甲基蓝废水

使用介体电化学氧化(MEO)/Ce(Ⅳ)技术用于模拟亚甲基蓝(MB)废水的处理,探讨了不同催化体系、初始铈离子含量、初始pH和电流密度对体系降解模拟MB废水的影响。结果表明,初始Ce~(3+)的浓度为5 mmol/L,在pH为4.0～6.0,电流密度为120 A/m~2时,MEO/Ce(Ⅳ)的MB染料废水去除效果明显优于直接电催化和单独Ce(Ⅳ)催化,此时对MB染料废水的去除率可达到50%以上,并在pH为2.0时达到了90%。在MEO/Ce(Ⅳ)体系中主要的氧化性物质为Ce~(4+),体系中MB的降解通过Ce~(4+)的氧化和直接电化学氧化共同实现,体系中并没有羟基自由基和硫酸根自由基等氧化性物质的存在。     

V(Ⅲ)-V(Ⅳ)电解液的化学合成及性能

钒电池是一种高效储能装置,钒电池电解液直接影响电池性能。本文以V2O3、V2O5和H2SO4为原料,化学合成了用于钒电池的V(Ⅲ)-V(Ⅳ)电解液,研究了无水乙醇与焦磷酸钠作为添加剂对电解液稳定性和电化学活性的影响。实验结果表明,当V2O3/V2O5质量比为7.2∶1时,可以得到V(Ⅲ)/V(Ⅳ)离子浓度比为1.0的电解液;添加剂的加入能提高电解液的稳定性和电化学反应活性。     

铁氮改性纳米金刚石的制备及其电化学性能研究

利用爆轰纳米金刚石(ND)导热性极强的特点,将尺寸较小的反应物前驱体分布在ND表面后产生需要的金属盐再进行氮掺杂,成功制备出高效氧还原反应催化剂Fe-NND并应用于锌-空电池。结果表明,其ORR反应过程电子转移数为3.91,起始电位为0.903 6 V,电流密度高达5.225 mA/cm²,且经过6 000圈CV循环其半波电位仅下降26 mV。在锌-空电池上的峰值功率密度为91.81 mW/cm²,比容量高达847 mA·h/g。     

芳烃用Ce（Ⅲ）／Ce（IV）及Ag（I）／Ag（Ⅱ）体系选择性间接电氧化的研究

研究了芳烃用Ｃｅ（Ⅲ）／Ｃｅ（Ⅳ）及Ａｇ（Ｉ）／Ａｇ（Ⅱ）双媒质体系的间接电氧化。讨论了电流密度恒定时Ａｇ（Ｉ）浓度对生成Ｃｅ（Ⅳ）电流效率的影响。实验结果表明，芳烃氧化选择性强，电流效率高。     

碳材料改性锌负极的复合锌离子电池电化学性能的研究

采用涂布法分别将碳纳米管(CNT)和氧化石墨(GO)涂布在铜箔(Cu)上制成Cu/CNT和Cu/GO复合集流体,随后在复合集流体表面电沉积锌(Zn)制成Cu/CNT/Zn和Cu/GO/Zn复合电极作为锌负极,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察微观形貌。结果表明,可以发现锌在两种复合集流体上均为不规则片状,且由于氧化石墨的尺寸大于碳纳米管,其表面的锌片尺寸也略大于碳纳米管表面的锌片尺寸。在电流密度为0.5 mA/cm²的循环测试中,Cu/CNT/Zn||Cu/CNT/Zn复合对称电池保持极化电压在0.02 V以内正常运行了50 h,而Cu/GO/Zn||Cu/GO/Zn复合对称电池保持极化电压在0.04 V以内正常运行了160 h。在全电池的电化学性能测试中, MnO_2||Cu/CNT/Zn和MnO_2||Cu/GO/Zn复合锌离子电池均表现出高于MnO_2||Zn电池的容量。     

钙钛矿型锰的氧化物制备及其对空气电极的催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制得钙钛矿型La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂,通过XRD测试和SEM测试,对其物象和形貌进行表征,结果表明,得到了高纯度的钙钛矿。将催化剂制成电极,通过极化曲线分析和交流阻抗拟合分析,电极在-0. 2 V电位下,电流密度为62 m A/cm²,La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂显示出了良好的氧还原催化性能。组装成锌-空气电池进行测试,在40 m A/cm2,La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3催化剂显示出了良好的氧还原催化性能。组装成锌-空气电池进行测试,在40 m A/cm²电流密度下循环进行充放电,充电电压保持在2. 3 V左右,而放电电压保持在1. 1 V左右,可持续稳定循环80 h。     

Ce(Ⅲ)/UV体系光催化降解有机染料性能

发展了一种以稀土元素Ce为光催化剂的新型高级氧化技术,研究了其在紫外光辐照条件下对罗丹明B模拟废水的光催化降解性能.考察了染料初始浓度、催化剂用量、溶液pH、共存阴离子等因素对Ce(Ⅲ)/UV体系光催化降解性能的影响.结果表明:在实验条件下,Ce(Ⅲ)/UV体系能有效地催化降解罗丹明B.在Ce(Ⅲ)浓度2.8×10-4 mol/L,光照120 min的条件下,30 μmol/L的罗丹明B脱色率可达94.7%,共存离子NO3-对该光催化过程有促进作用.     

工业磷酸中As(Ⅲ)的电化学沉积

运用恒电流法在铜柱电极上研究了工业磷酸中毒性较大的As(Ⅲ)还原为无毒单质砷的电化学行为。实验表明,当电流密度控制在-0.044 mA/cm2以内时可以很好地将As(Ⅲ)转化为单质砷并抑制砷化氢析出。由塔费尔拟合推算得到As(Ⅲ)转化为单质砷的交换电流密度为-6.324×10-7mA/cm2,此过程为不可逆过程。采用表面积为15.8 cm2的铜柱电极,在电流密度为-0.038 mA/cm2,温度为80℃条件下,将磷酸中As(Ⅲ)含量由10.92×10-6降到0.47×10-6,电流效率达7.55%。     

Si/C复合电极的制备及电化学性能研究

由于Si/C复合材料具有较高的理论比容量和较好的循环稳定性而成为一种极具潜力的锂离子二次电池负极材料。但当Si/C复合材料电极较厚时,其在锂的嵌入脱出时的体积变化很明显,会直接导致材料的粉化,导电结构解体,进而导致容量迅速衰减。同时还会造成电极活性物质利用率降低,首次容量较低等问题。而商品化的电极一般较厚,因此对Si/C电极厚度的研究变得十分重要。本研究中首先制备了Si/C复合材料,考察了不同电极厚度Si/C复合材料电极性能的变化规律,并通过调节黏结剂CMC与SBR配比、热处理和改换纳米管为导电剂等方法对厚电极性能进行改性。结果表明,当CMC:SBR=8:2时,厚电极性能最佳。同时,热处理和以纳米管为导电剂均可以改善厚电极的性能。     

氧电极金属单原子催化剂的研究进展

燃料电池和金属-空气电池作为目前最具发展前景的能量转换和储存设备,对于缓解人类发展所面临的能源与环境问题大有裨益。然而,较差的氧电极反应,如燃料电池中的氧还原反应以及锌空电池中的氧还原及析氧反应,却限制着这两类装置的高效运行。近年来,人们提出了利用单原子催化剂(SACs)来提高氧电极反应的反应动力学。因此,针对两类氧电极反应,本综述根据构成活性位点的不同金属元素进行了分类总结,重点关注了各类催化剂的共性及进展。同时,还对具有双功能的催化剂及其在锌空电池的应用进行了总结。最后,针对SACs目前存在的问题和未来的发展方向提出了建议,旨在为单原子氧电极催化剂的设计及发展指明道路。     

铋/纳米洋葱碳电极的制备及其电化学还原CO2性能研究

采用水热法制备Bi/MCNOs电极催化剂,通过XRD、SEM对Bi/MCNOs催化剂进行表征,考察了Bi/MCNOs电极电化学还原CO₂制甲酸的性能。结果表明,在水热过程中,MCNOs成功负载到Bi上,Bi/MCNOs具有更小的球状结构。Bi/MCNOs电极电化学活性表面积为Bi电极的3.4倍。Bi/MCNOs电极的电流密度是Bi电极的4倍,且具有更正的起峰电位。通过对KHCO₃电解液浓度、还原电位对电化学还原CO₂制甲酸的分析可知,KHCO₃电解液浓度为0.5 mol/L、电势为-1.6 V vs.Ag/AgCl时,电化学还原CO₂效果最好,具有较高的电流效率。由此可见,Bi/MCNOs电极具有更高的活性,可有效提高电化学还原CO₂的催化效果。     

硬脂酸铈(Ⅳ)对聚丙烯纤维光降解性能的影响

在聚丙烯(PP)切片中添加0.2%￣0.6%的四价硬脂酸铈(CeSt4)作为光敏剂,经熔融共混纺丝制成PP/CeSt4共混纤维。通过人工加速紫外光降解试验,研究了CeSt4对PP共混纤维光降解性能的影响,并与传统的光降解剂硬脂酸铁(FeSt3)相比较。结果表明:CeSt4对PP共混纤维的光降解具有光催化作用,并且含量越高,其光催化作用就越强。在相同的光敏剂添加量下,含0.6%CeSt4的PP共混纤维,引发光降解的速率更快。可见,CeSt4也是PP的一种有效光敏剂。     

硫酸钴对镍电极电化学性能的影响

研究了CoSO4添加剂对镍电极和镍氢电池电化学性能的影响，镍电极反应活性和可逆性随CoSO4添加量增加而增大，CoSO4经过3-5次充放电循环后逐渐转变为CoOOH，与CoO添加剂的变化趋势一致。采用含CoSO4的镍电极与金属氢化物电极组装成MH／Ni电池，在第150次循环之前，电池放电容量一直随着循环次数的增加而增加，经过250次循环后，容量保持率仍高达95％：CoSO4添加量分别为11.2％、18.7％和30.0％时，相应的镍电极最高放电比容量分别为270、280和287mAh／g。由于CoSO4具有制备工艺简单、不容易氧化、成本低等特点，因此可替代CoO降低MH／Ni电池的制造成本。     

纳米氢氧化镍掺杂镍电极的电化学性能

介绍了一种通过合成草酸镍,进而生成纳米Ni(OH)2的新的合成路线.X射线衍射以及红外光谱测试结果表明,得到的Ni(OH)2为β型.通过透射电镜观察到,合成的Ni(OH)2样品呈针状,长度在100～200 nm之间,直径为10～20 nm.对掺杂质量分数8%纳米级氢氧化镍的电极的电化学性能进行了测试,可以发现:放电容量比未掺杂的球形氢氧化镍电极提高了9.6%,且经过10次循环以后放电容量仍能达到原来的94%.     

稀土固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2/Ce(Ⅳ)催化合成邻苯二甲酸二辛酯

以苯酐和2-乙基己醇为原料,稀土固体超强酸SO42-/TiO2/Ce(Ⅳ)为催化剂,合成了邻苯二甲酸二辛酯。考察了影响反应的因素。结果表明,醇∶苯酐(摩尔比)=3∶1,催化剂用量占反应物总质量的1%,反应温度为205℃,反应时间3 h时,酯化率可达97%以上。     

乙酸铵作为添加剂对V(Ⅳ)电解液性能的影响

向V(Ⅳ)电解液中加入乙酸铵作为添加剂,加入量为0.5%(质量分数),在常温下对电解液进行稳定性和电化学性能研究,通过观察,发现乙酸铵的加入提高了电解液的稳定性。循环伏安曲线分析表明,加入乙酸铵后,电解液中V(Ⅳ)-V(Ⅴ)电对的反应速度加快了,交流阻抗测试结果表明,乙酸铵加入后,减小了电极反应的阻抗。     

白云石凹凸棒石对Eu(Ⅲ)的吸附性能研究

铕作为一种制造反应堆控制材料和中子防护材料,对自然界中生物有致命危害,因此亟需对核废料进行安全处置。白云石凹凸棒石主要成分是白云石,凹凸棒石贯穿白云石晶体。为研究白云石凹凸棒石去除水中Eu(Ⅲ)的效果,考察了固液比、溶液pH、离子强度和反应温度几个因素。结果表明:分配系数Kd值不受固液比影响;在弱酸性条件下电荷相吸原理促进白云石凹凸棒石吸附Eu(Ⅲ);白云石凹凸棒石对Eu(Ⅲ)的吸附不受离子强度影响,说明内表面络合起主导作用;其吸附特征符合Langmuir模型。在溶液pH为6.0、反应温度为60℃时,白云石凹凸棒石可达到最高吸附量为12.01 mg/g。XPS结果证实,白云石凹凸棒石对Eu(Ⅲ)主要是物理性吸附作用。     

改性电极复合材料的导电性和电化学性能

采用不同方式在钒电池电极复合材料中加入钛酸酯偶联剂进行改性,研究了改性复合材料的导电性和在钒电池电解液中的电化学性能. 结果表明,煤油作为偶联剂溶剂在一定范围内可使复合材料电阻率有明显下降;加入偶联剂的复合材料电极在钒电池电极反应中可能会伴有少量的电池副反应. 通过SEM分析了复合材料的微观结构.