新型Nd掺杂PbO2阳极性能及对AOII的电催化氧化研究

采用电沉积法制备了稀土金属Nd改性PbO2电极（Nd-PbO2）,并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱（FP）、线性极化扫描（LSV）、强化寿命测试（ALT）、循环伏安扫描（CV）等方法表征了其表面结构和电化学性能,探讨了对酸性橙II（AOII）的电催化氧化性能。SEM、XRD、XPS测试结果表明,Nd以Nd3 形式掺杂进入电极镀层,同时对表面形貌、元素组成均有不同程度的改变,但不改变镀层表面的β-PbO2晶型;电化学性能测试表明,Nd掺杂可有效提高电极的析氧电位和稳定性;CV测试及AOII降解实验结果表明,Nd-PbO2电极对AOII还表现出直接氧化作用,电催化氧化AOII能力更强;FP分析表明,Nd-PbO2具有较强的催生羟基自由基能力,可增强电极降解有机物的催化活性。     

稀土Eu掺杂对金属氧化物涂层阳极电催化性能的影响

通过掺杂实验发现稀土Eu的添加有利于提高金属氧化物涂层阳极的电催化性能,X射线衍射的结果表明稀土缺氧氧化物Eu3O4的形成是电催化性能提高的主要原因。Eu掺杂成型工艺表明较高的热分解温度有利于晶粒的细化,使电极具有好的电催化性能,最佳温度值在500℃左右;Eu的添加量在主溶液离子浓度与稀土离子浓度之比为10：2时最佳。EDX扫描分析的结晶表明用化学溶液涂覆法制备的涂层成分分布均匀。     

渗氮钛基PbO_2耐酸阳极的电化学性能

采用热分解法制备以离子镀TiN0.26为基体、非贵金属SnO2+Sb2Ox为中间层和PbO2为活性层的耐酸阳极。采用XRD对其基体与表面层物相进行表征,同时用循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和加速寿命试验等方法对该电极在强酸中的电极性能进行测定。结果表明:TiN0.26/SnO2-Sb2Ox/PbO2阳极的伏安电荷(91.3mC·cm-2)明显高于Ti/SnO2-Sb2Ox/PbO2(66.6mC·cm-2),说明前者的表面层活性点较多,析氧电催化性能较好;交流阻抗测试表明前者的Rf(1.62Ω·cm2)低于后者的Rf(2.69Ω·cm2),前者的导电性较好;且前者在强酸溶液中的预期使用寿命可达43h。因此TiN0.26/SnO2-Sb2Ox/PbO2电极可以作为较理想的耐酸阳极材料。     

稀土Nd掺杂Ti/RuO2-Co3O4电极电催化性能研究

采用热分解法在400℃下制备了稀土Nd改性Ti/RuO2-Co3O4氧化物阳极,对稀土Nd掺杂量进行优化。利用SEM、EDX及XRD等分析方法对电极表面形貌、组成及结构进行了表征,通过开路电压、循环伏安、极化曲线及强化电解寿命等电化学方法研究了电极的析氧催化活性及稳定性。结果表明:稀土Nd掺杂使表面层晶粒细化,晶型饱满,且促进活性组分RuO2向电极表面富集,增加电极催化活性中心;掺杂量为20:1时,电极析氧性能最佳,伏安电荷容量高达686mC/cm2,反应活化能低至16.76kJ/mol,掺入稀土Nd后电极基体与涂层的结合力增强,电极强化电解寿命高达158h。     

草酸浸蚀对氧化物阳极形貌及电催化性能的影响

钛基体涂覆铱钽氧化物阳极制备过程中对基体喷砂并进行不同时间的草酸浸蚀．环境扫描电镜、析氧极化曲线、电化学阻抗谱测试表明,草酸对钛基体的腐蚀速度及涂层载量(Ir含量)随腐蚀时间的延长先增大后减小．经过适当时间酸蚀处理后的基体上制备的氧化物阳极均匀致密,其电化学活性表面积大,析氧电催化活性提高,并具有较长的使用寿命。     

Ti基RuO2-CeO2-SnO2涂层阳极的电催化性能

利用热分解法制备了不同CeO2含量的Ti基RuO2-CeO2-SnO2涂层阳极, 通过循环伏安曲线和电化学阻抗谱测试了所制备的涂层阳极的电催化性能, 并用扫描电镜对涂层阳极的表面形貌进行了观察. 结果表明 制备温度对涂层阳极的性能有很大影响, 在涂层阳极中引入CeO2可以增加RuO2-CeO2- SnO2涂层的有效活性表面积, 从而提高涂层阳极的电催化活性, 且CeO2含量的最佳摩尔分数为0.4.     

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。     

钛基Ru-La-Sn涂层阳极的电催化性能

利用热分解法制备了不同La含量的钛基Ru-La-Sn涂层阳极，通过开路电位测试、循环伏安测试、阳极极化曲线测试和电化学交流阻抗谱测试研究了所制备涂层的电催化活性，并用扫描电镜对涂层阳极的表面形貌进行了观察。测试结果表明，制备温度对涂层阳极的表面形貌有很大影响，在涂层阳极中引入La可以提高涂层阳极的电催化活性，且La引入的最佳值为0．2(摩尔分数)。Ru-La-Sn涂层阳极电催化性能提高的原因在于La的引入可以增加涂层的有效活性表面积。     

La掺杂对NiCo/Cu的显微结构及电催化性能的影响

本文通过简单的一步水热法在铜片上负载La掺杂NiCo合金制备催化电极。借助XRD、FESEM、循环伏安测试研究了溶液中Ni2 +/Co2 +摩尔比、La掺杂量对试样物相、显微结构、负载量及甲醇电催化氧化性能的影响。研究表明: Co元素的引入使生长的颗粒粒径增大,负载量显著增加。随着溶液中Co2+量的增加,峰电流密度先增后减。Ni2+/Co2+摩尔比在8：2时性能良好,与Ni/Cu 电极相比,峰电流密度提升了约28.4%。La的掺杂使NiCo颗粒呈现多边化,进而影响电化学性能,随着La的掺杂量的增加,峰电流密度先升后降,掺杂0.1 mmol/L La3+的试样获得良好的性能,峰电流密度达到了50.36 mA/cm2,2000次循环后仍保留近初始的100%,具有优异的稳定性,有望用于直接甲醇燃料电池（DMFC）阳极材料。     

锌电积用Pb/Pb-MnO2复合电催化阳极的制备及性能

采用复合电镀技术制备Pb/Pb-MnO2复合电催化阳极,研究MnO2微粒晶型与粒径、电极构置、施镀时间和添加剂等对镀层中微粒含量的影响,利用正交实验确定阳极制备的最优条件,运用循环伏安和恒流极化等手段对复合阳极的析氧电催化性能进行评价.结果表明:通过工艺优化,可在氟硼酸盐镀铅体系中实现Pb基体上Pb-MnO2复合镀,获得MnO2微粒含量为1%～10%(质量分数)的复合镀层;模拟工业锌电积过程中,电解初始阶段复合阳极电位相比铅阳极降低约300 mV,经过24 h电解后,其稳定电位仍比铅阳极低100 mV,与工业Pb-Ag(0.6%,质量分数)阳极的稳定电位相当.     

含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的电催化性能

采用钛片在氮气中700 ℃退火的方法,在钛片表面原位生成TiN薄膜,并以此为基体采用热分解法制备IrO2-Ta2O5涂层钛阳极.研究含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极及传统IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的开路电位、析氧行为、循环伏安和电化学阻抗等性能.结果表明:含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极具有非连续状裂纹结构,且表面生长出大量IrO2纳米晶体,其电催化析氧性能优于传统IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的电催化析氧性能;涂层烧结温度越低,电化学性能越好;当烧结温度低于500 ℃时,TiN中间层可以显著延长IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的工作寿命.     

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。     

稀土Ce对钛基Ru-Ce-Ti涂层阳极电催化性能的影响

利用热分解方法在不同温度下制备了不同Ce含量的三元涂层Ru0.3Ti（0.7-x）Ce，O2，通过极化曲线和交流阻抗谱测试，研究了涂层的电催化活性，通过扫描电镜对涂层表面形貌进行了观察。结果表明在涂层中引入Ce可以提高涂层阳极的电催化活性，Ce的掺入量有一个最佳比，摩尔分数为0．2～0．3时电催化性能最好；适宜的热分解温度有利于含Ce涂层阳极性能的提高，最佳温度为450℃。     

Ho掺杂对Pt-Ru/C电催化氧化甲醇的性能影响

采用脉冲电沉积法制备了碳载的Pt-Ru-Ho电催化剂,循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)测定催化剂的甲醇电氧化活性,用XRD、EDS和XPS表征电催化剂的物性结构、表面元素组成和价态形式.结果表明,电催化剂中Pt,Ru,H0 3种元素以合金的形式存在,在合金表面有HoO存在,合金微粒粒径为3.5 nm,比表面积为73.3 m2.g-1;掺杂适量稀土金属Ho对Pt-Ru合金的活性有明显影响,其中原子比为npt:nRu:nHo=1:1:0.2时,Pt-Ru-Ho/C中Ho的含量较为适宜,电催剂的Tafel常数α减小,反应活化能低于Pt-Ru/C,为28.4 kJ·mol-1,催化活性明显高于Pt-Ru/C,但Ho含量过高Pt-Ru-Ho/C的活性低于Pt-Ru/C:Pt-Ru-Ho0 .2/C甲醇的反应级数为0.17级.     

Ti／IrO2-Ta2O5阳极的制备及其析氧电催化性能研究

通过热氧化技术在500℃条件下制备了一系列Ti／IrO2-Ta2O5阳极。采用线性扫描和循环伏安技术分析了不同铱钽比阳极涂层的析氧电流、电位和伏安电荷的变化规律，并结合扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）技术研究了Ti／IrO2-Ta2O5阳极的表面形貌、组成、结构对析氧电催化性能的影响。研究表明，在IrO2-Ta2O5涂层中，铱钽由于存在一定的互溶度而形成固溶体结构，铱钽互溶度与涂层中铱钽比有关且影响IrO2晶胞的大小。随着涂层组元IrO2含量的增加，涂层表面细小的IrO2晶体聚集体增多，析氧电催化活性增强；但当IrO2含量过多时，涂层附着力的下降和机械强度的降低对析氧电催化性能产生负面影响。IrO2-Ta2O5涂层的活性表面积不仅取决于活性组元IrO2的含量，还与涂层的结构有关。适宜的铱钽比才具有最大的催化活性。其原因可能在于涂层中加入的适量惰性元素钽与IrO2晶胞形成部分固溶体结构，增强了涂层附着力与机械强度，同时形成了多裂纹的网状表面结构，增加了涂层活性表面积，提高了电极的析氧电催化活性与电解稳定性。     

Co掺杂SrTiO_3阳极材料性能研究

通过高温固相合成法制备了SrCoxTi1-xO3,并通过X射线衍射仪、扫描电镜、密度和电导率的测量,系统地研究了掺杂量对Co掺杂的SrTiO3性能的影响,研究了Co掺杂的SrTiO3与电解质材料(YSZ)的兼容性。研究表明,在1500℃还原气氛(5%H2+95%Ar)下,Co在SrTiO3中的掺杂量在10mol%以下。SrCoxTi1-xO3的电导率呈现离子电导的特征,并随着Co掺杂量的增加而减小。SrCo0.05Ti0.95O3与YSZ在1100℃以下可以稳定共存。     

溶胶凝胶法制备Sb掺杂Ti/SnO2 电极及其电催化性能

采用溶胶凝胶法制备了Sb掺杂Ti/SnO2电极,通过XRD,SEM,EDS及电化学测试、氧化物总量测试、加速寿命测试等技术手段,研究了Sb的掺杂对电极结构、形貌、电催化性能、使用寿命的影响。结果表明:Sb的掺入能有效改善电极的表面晶体结构和形貌,降低电极的苯酚氧化电位和液界电阻,提高电极的电催化效率;当制备的溶胶中锡锑比为9∶1时,制得的电极表面形貌平整、致密,稳定性和电催化效果最好。     

Pt掺杂的纳米Ni电催化氧化甲醇性能的研究

采用溶胶凝胶法制备了碳载纳米双金属Ni-Pt(5%,质量分数)/C电催化剂,用TEM、XRD和XPS表征金属粒子的形貌、晶相结构、表面元素及其价态,循环伏安法测试催化剂在碱性溶液中电催化氧化甲醇的活性。结果表明,Ni-Pt金属粒子在碳载体上分布均匀,粒径为3～6nm,少量Pt的掺杂对纳米Ni活性有明显提高,其中,合金型Ni-Pt(5%)/C在1.0mol/LNaOH+1.0mol/LCH3OH溶液中峰电流密度可达85.6mA/mg,是Ni/C峰电流密度的8.7倍,达到Pt/C峰电流密度的15.3%。单位质量铂的电流显著提高。     

烧结温度对Ti/IrO2-Ta2O5纳米氧化物阳极微观结构和电催化性能的影响

采用Pechini法制备Ti/IrO2-Ta2O5纳米氧化物阳极,通过SEM、EDX、XRD、极化曲线、循环伏安、电化学阻抗谱及强化电解寿命试验等测试手段,研究了烧结温度对Ti/IrO2-Ta2O5阳极微观结构和电催化性能的影响。结果表明,阳极涂层成分分布均匀,IrO2晶粒偏析不明显;Ta在铱钽固溶体中的固溶度随烧结温度升高而增大,涂层晶粒逐渐细化。随着烧结温度的升高,阳极析氧电催化活性降低,电化学活性表面积减小;500 ℃下所得Ti/IrO2-Ta2O5阳极表现出最高的强化电解寿命。     

NiSe2化合物对氧还原反应的电催化性能

以NiCl2和Se粉为原料,采用溶剂热法合成了NiSe2化合物。利用SEM、XRD技术对化合物的微观形貌和相结构进行了表征,化合物由立方结构的NiSe2晶粒组成,呈现出类似花椰菜的表面形貌。利用旋转圆盘电极研究了NiSe2化合物对氧还原反应的电催化性能。在0.5 mol/L H2SO4电解液中,NiSe2化合物对氧还原反应呈现明显的电催化活性,开路电位为0.80 V(vs.NHE)。在0.63~0.77 V(vs.NHE)电位范围内,测定的交换电流密度为1.35×10-5 mA/cm2。根据Koutecky-Levich方程计算出每个氧分子还原转移电子数约为3.8。