TiO2/BDD复合电极在电化学氧化处理药厂废水中的应用

通过水热法在掺硼金刚石（boron-doped diamond,BDD）薄膜电极表面生长出二氧化钛纳米束,制备出具有光电协同催化功能的TiO₂/BDD复合电极。通过电化学工作站表征该电极的电化学性能,并利用该电极对制药废水进行降解实验。研究结果表明:该复合电极具有宽的电化学势窗,酸性、中性和碱性条件下分别达到3 V、4 V和4 V,析氧过电位均达到2 V以上,同时背景电流低,可逆性良好。复合电极对药厂废水的降解具有显著的效果,可以在630 min的时间内,将实验水样的化学需氧量从7339 mg/L降低到19 mg/L,降解率为99.7%。      

碳纳米管和镍共修饰BDD电极及其在非酶葡萄糖电化学传感器中的应用

目的 制备碳纳米管-镍/掺硼金刚石复合电极（CNTs-Ni/BDD）,并用于非酶葡萄糖电化学检测。方法 采用热丝化学气相沉积（HFCVD）在硅基体上沉积BDD,然后采用物理气相沉积（PVD）技术在BDD上沉积Ni薄膜,最后在管式炉中对Ni/BDD样品进行900 ℃热催化处理,调控热处理时间分别为30、90 min,得到不同微观结构的CNTs-Ni/BDD复合电极。采用扫描电子显微镜（SEM）、Raman光谱和电化学工作站分别表征电极的表面形貌、成分和电化学性能。结果 在Ni的高温催化作用下,BDD作为基体和唯一碳源,在其表面直接生长出CNTs,实现Ni纳米颗粒和CNTs共修饰BDD。热处理时间由30 min增加到90 min,CNTs长度明显增加,对BDD的覆盖程度增加,且顶端的Ni颗粒消失。CNTs和Ni的共修饰作用极大地提升了葡萄糖的电化学检测性能,且30 min-CNTs-Ni/BDD复合电极性能更优异,其灵敏度在葡萄糖浓度0.005~0.02 mmol/L、0.02~1 mmol/L、1.0~5.5 mmol/L线性范围内分别为475、42、19 μA/((mmol/L)?cm2),检测限为0.42 μmol/L（S/N=3）。结论 热催化处理可以简单高效地实现CNTs、Ni共修饰BDD,该复合电极能够有效地提升葡萄糖电化学检测性能。     

微观结构与降解温度对掺硼金刚石薄膜电极电氧化降解活性橙X-GN染料废水的影响

目的 探究电极微观结构与降解温度对掺硼金刚石（BDD）薄膜电极电化学降解活性橙X-GN染料废水的影响。方法 通过HFCVD技术,在铌基体上分别沉积6、12、18 h的BDD薄膜,得到6-BDD/Nb、12-BDD/Nb、18-BDD/Nb电极,将三种电极作为阳极,调控降解温度,分别对活性橙X-GN染料废水进行模拟电化学氧化降解实验。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、电化学工作站分析电极性能,用紫外可见光分光光度计测量废水的吸光度。结果 随着沉积时间的延长,BDD薄膜电极表面微观结构改变,晶粒尺寸、表面粗糙度、掺硼量增加,sp3/sp2相比例升高。12-BDD/Nb、18-BDD/Nb电极的有效电极催化活性面积分别是6-BDD/Nb电极的2.6和2.8倍;常温下的降解效率分别提高1.3和1.5倍;能耗分别降低了10.8和22.6 kWh/m3。温度升高,电极的降解速率加快,能耗降低且逐渐趋于一致,最终都低至5.5 kWh/m3。结论 沉积时间增加,可以改变BDD电极微观结构,提高其电化学和氧化降解性能,降解温度升高有利于提升电极的降解速率,并降低能耗。然而升高温度可以有效提升低效电极的降解效率,却对高效电极作用甚微。     

硼掺杂金刚石电极降解活性橙X-GN偶氮染料废水的研究

目的研究硼掺杂金刚石(BDD)电极电化学氧化降解活性橙X-GN偶氮染料废水。方法采用热丝气相沉积法(HFCVD)制备铌基BDD电极,采用SEM观察BDD薄膜的表面形貌,用Raman检测BDD薄膜的成分,用电化学工作站测试BDD电极的电化学性能。选择活性橙X-GN染料废水作为降解对象,分别研究电流密度(20、50、100、150 m A/cm~2)、电解质浓度(0.025、0.05、0.1 mol/L)和溶液初始pH(3.78、6.74、10.92)等不同工艺参数对降解效率的影响,并采用紫外可见光分光光度计进行测试表征,使用能耗和总有机碳量表征降解效果。结果 BDD电极具有很好的电催化性能,其电势窗口为3.33 V,析氧电位达到2.45 V,远高于大多数有机物的氧化电位,电极表面反应受扩散步骤控制。结合活性橙X-GN染料溶液降解效果,得出100 mg/L活性橙X-GN溶液的最佳降解工艺参数为:电流密度100 m A/cm~2、电解质浓度0.05mol/L、溶液初始pH值3.78。采用最佳工艺参数处理5 h后,色度移除率达到99%,能耗为65.4 k W·h/m~3,TOC去除率达到56.95%。结论 BDD电极可以有效地降解活性橙X-GN染料废水。     

乙醇在修饰铂电极上的电化学氧化

为了改善铂基催化剂氧化乙醇的活性,制备磷钼酸修饰铂电极,并利用循环伏安曲线评价其对乙醇氧化的电催化活性及抗CO毒化作用。结果表明：磷钼酸修饰铂电极可以提高铂基电极氧化乙醇的催化活性以及抗CO毒化作用     

离子液体对PbO_2电极电化学性能的影响

为了考察离子液体对钛基Pb O2电极电化学性能的影响,将离子液体1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)添加到Pb(NO3)2混合电积溶液中,通过阳极电氧化沉积制备得到钛基β-Pb O2形稳阳极Ti/β-Pb O2,对其电催化氧化活性及稳定性进行了考察,并与采用F-和十二烷基磺酸钠(SDS)为电积溶液添加剂制备的带有中间层的电极Ti/Sn O2-Sb2O3/β-Pb O2进行了对比。结果表明,离子液体修饰电极材料的电催化活性和稳定性相比后者均有明显提高。对电极表面的SEM与XRD表征分析表明,添加离子液体制备得到的电极Ti/β-Pb O2活性层表面致密平整、结晶大小均匀、择优结晶取向发生明显变化。电化学循环伏安实验结果显示,电极Ti/β-Pb O2的析氧过电位(1.7 V)比Ti/Sn O2-Sb2O3/β-Pb O2(1.6 V)稍高。     

电极材料对含S碱液电化学氧化脱硫的影响及应用

采用全玻璃电解池装置,辅助电极为Pt网,以含S碱液作为电解液.研究不同的电极材料对S化物电化学氧化脱S的影响.它们分别为Pt电极、石墨电极和Ru-Ti电极.结果表明,电极材料对S离子电化学氧化过程有显著影响.据此,选择了工业模拟实验的工作电极——Ru-Ti电极,研制了一套多级电化学脱除H2S工业模拟装置     

离子液体对PbO2电极性能的影响

目的 提升PbO2电极寿命以及对酚类废水的电氧化催化活性和选择性。方法 分别添加离子液体1-丁基-3-甲基-咪唑六氟磷酸盐（[BMIM]PF6）和1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐（[Emim]BF4）至Pb(NO3)2溶液中,用阳极电积法制备了有SnO2+Sb2O3中间层的PbO2电极。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、加速寿命实验、线性扫描和循环伏安测试、电氧化降解实验等考察了不同离子液体的电离产物对电极性能的影响,并与采用F-修饰的常规PbO2电极的性能进行了对比。结果 离子液体修饰的PbO2电极晶粒结晶度高,晶面取向发生改变,晶粒大小均一度高,表面平整致密、棱角多,电极有效表面积和活性点增多,且[BMIM]PF6修饰的PbO2优于[Emim]BF4修饰的PbO2。[BMIM]PF6修饰的PbO2和F-修饰的PbO2的加速寿命和电极性能稳定期分别为168.8、162.6 h和101.2、69.8 h,析氧电位分别为1.71 V和1.59 V。循环伏安显示,[BMIM]PF6修饰PbO2氧化峰电位更小,氧化峰电流更大,相同条件下,[BMIM]PF6和F-修饰PbO2对p-NP废水的电氧化降解率和有机碳去除率分别为95.7%、87.1%和85.2%、61.5%,而电解槽槽压分别为3.26 V和3.47 V。结论 离子液体[BMIM]PF6、[Emim]BF4修饰PbO2电极的结晶度、晶粒均一性、致密性增强,电极活性点增多,且由于两种离子液体电离的离子大小不同,导致对电沉积晶粒的空间位阻不同,使得前者强于后者。晶粒形态和组织结构的差异,使得[BMIM]PF6修饰PbO2对酚类废水的电氧化催化活性、选择性和寿命显著增强。     

合金元素对Mg-Ni电极电化学性能的影响

综述了合金元素对Mg-Ni合金系电极电化学性能的影响，特别是对Mg-Ni型储氢合金电极的放电容量和循环寿命的影响，并提出了一些改进方法。     

新型Ti/Al复合基体对传统Ti基PbO_2电极性能的改善

对比研究新型Ti/Al复合基体电极Ti/Al/Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2和传统纯Ti基体电极Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2的性能差异。通过改变Ti/Al复合基体的制备温度,探索制备新型电极的最佳工艺条件。运用SEM、EDS和XRD表征Ti/Al基体界面层与电极表面β-PbO2活性层的物相形貌。结合电化学测试技术,分析基体制备温度对电极电化学性能及寿命的影响。结果表明:Ti/Al复合基体的电阻率仅为纯Ti的1/10,该电极β-PbO2层的晶粒趋于细化且均匀,活性层比表面积增大,电化学性能均好于纯Ti基体电极。其中,在540℃获得的Ti/Al基体复合界面相为TiAl3,该复合基体电极的性能最佳。电极电阻较纯Ti基体电极降低43%,极化电位下降18%,在0.2 A/cm2的电流密度下,电位降低了320 m V。经强极化测试,该电极具有最大的交换电流密度j0与最低的析氧超电压η,工业使用寿命长达10.4年,高出传统电极50%,具有良好的应用前景。     

Study on Ti/BDD Film Electrode with Ta Interlayer

Boron doped diamond(BDD)thin films have been deposited on Ti substrate with Ta interlayer by MP-CVD(microwave plasma chemical vapor deposition),and Ta interlayer was deposited by magnetron sputtering.The physical and electrochemical behaviors of the Ti/Ta/BDD electrode and its application in electrochemical oxidation of wastewater containing 2,4-dichlorophenol were studied.Raman spectroscopy and field emission scanning electron microscopy(FESEM)demonstrates that the films obtained exhibit well-defined diamond features.XRD spectroscopy shows no TiC in the BDD film with Ta interlayer.Electrochemical measurement shows the BDD electrode behaves low background current and wide working potential window up to 4 V.Further,the removal efficiency of chemical oxygen demand(COD)of the BDD electrodes were evaluated by the electrochemical oxidation of 2,4-dichlorophenol.     

Electrochemical Catalytic Oxidation Performance of a Nanoporous Gold Electrode

对纳米多孔金电极的电化学催化活性进行了研究,在1 mol/L LiPF6非水溶液中室温下采用电化学合金化/去合金化方法制备了纳米多孔金电极,然后使用循环伏安方法和计时电流方法研究了电极对乙醇的电化学催化活性。研究显示,在0.5 mol/L KOH + 1.0 mol/L CH3CH2OH 溶液中,制备的多孔电极在0和400 mV (vs SCE)对乙醇的电化学催化氧化电流密度超过光滑金电极的100倍以上,分别达到3.7和6.1 mA·cm-2。表明制备的纳米多孔金电极对乙醇具有良好的电化学催化氧化活性。     

热丝化学气相沉积法制备钛基 BDD 电极及苯酚降解性能研究

目的研究硼掺杂对改善金刚石膜的电阻率的影响,制备掺硼金刚石膜。方法采用热丝化学气相沉积系统,以CH4,H2,(CH3O)3B混合气体为反应气,在钛片衬底上沉积制备掺硼金刚石膜电极。对不同生长阶段沉积出的电极进行扫描电镜、EDX光电子能谱、激光Raman光谱、X射线衍射、电化学性能表征及废水降解应用研究。结果制备出的掺硼金刚石膜呈现出均匀的(111)晶面,Raman光谱图中金刚石特征峰与硼原子特征峰峰型显著,具有较低的背景电流和更宽的电位窗口(3.5 V),对苯酚废水COD降解效果显著。结论有机污染物的吸附量与电极表面的粗糙度正相关,实验室制备的BDD/Ti电极表面粗糙度小,不利于析氢和析氧等副反应的发生,能降低直接电化学氧化作用,从而得到更宽的电势窗口。     

硅钨酸修饰多晶铂电极及其电催化性能

通过循环伏安扫描制备了硅钨酸修饰多晶铂电极，在电极制备过程中发现，SiW12在Pt电极表面的氢区发生了氧化-还原反应，而在氧区使电极表面含氧粒子的吸附增加。通过循环伏安和恒电位I-t曲线研究了该修饰电极在硫酸溶液中的电化学行为和对甲醇氧化的电催化作用。研究结果表明：硅钨酸修饰多晶铂电极提高了甲醇氧化的催化活性和抗CO中毒性。