新型PVC膜锌离子选择性电极研究

研制以3,5-二溴水杨醛二缩邻苯二胺为中性载体的新型聚氯乙烯（PVC）膜锌离子选择性电极。该电极对Zn2＋具有良好的选择性,呈现出近能斯特电位响应,响应线性范围为1.0×10-5~1.0×10-1mol/L,检出限8.0×10-6mol/L,斜率为36.8mV/dec。电极的响应时间为55s,在连续使用一个月后其电位响应性能未见下降。电极的响应机理通过交流阻抗技术进行初步研究,可应用于工业废水、饲料、药品等样品中锌含量的检测。     

基于伏安型离子选择性电极的pH检测研究

将含有电活性物质的离子选择性膜直接滴涂在玻碳电极上,制成一种新型伏安型离子选择性电极(VISE)。通过在电极上施加循环伏安信号,提取电活性物质的还原峰电位可实现待测离子的定量分析。将这种VISE应用于pH检测,分别考察VISE的pH响应特性、离子选择性、实际样检测能力以及对积累电荷的抗干扰能力。结果表明:基于循环伏安法的VISE在pH检测中具有较好的准确性、灵敏度、重复性和离子选择性,可用于实际样品的检测。相比于基于电位分析法的传统离子选择性电极(ISE),可不受电荷积累的影响,在水质的实时在线监测中具有较好的应用前景。     

选择性混合型燃料电池膜电极的制备及性能研究

以Pt-Ru/C和Pt/C分别为阴极、阳极催化剂,以多孔聚丙烯薄膜浸渍Nafion溶液作为CMRFC的固体电解质膜(MEA),自制多孔选择性膜电极,并组装了单电池以及测试系统。以甲醇和氧气共同输送作为混合燃料,研究了阴极PTFE与Nafion含量及其分布对单电池的极化与功率特性以及单电池在放电运转过程中阴极氧化剂种类对单电池性能的影响,并考察了单电池的放电性能。研究表明,气体扩散层中微孔碳层中PTFE的质量含量为40%,催化层PTFE为30%时,在燃料供给条件为18.9mL.min-1,0.5mol.L-1的甲醇溶液+0.21 min-1O2时,MEA的电性能最好,稳定放电时最大功率可达0.55mW.cm-2(0.125V时)。     

新型铅离子选择电极的制备及应用

本文研究了以二（苯并[d]噻唑-2-硫基）甲烷为载体的新型的PVC膜铅离子选择电极的响应行为。室温下,所制得的电极对Ph2＋在1．0×10-3-1．0×10—2mol／L浓度范围内呈现能斯特响应,响应斜率为30．2mV／decade,检测下限为9．0×10-6mol／L。该膜电极响应较快,响应时间在1ls以内可连续使用两个月。电极具有良好的稳定性和重现性。在优化条件下,电极对Pb：‘具有较好的选择性。该电极可在≤20％（V／V）的甲醇水溶液中使用。制备的铅离子选择电极可作为准确滴定铅离子的电位滴定指示电极,并能用于膨化食品及汽车驶过的土中铅含量的直接测定,结果令人满意。     

离子选择性电极pMx直读法的单点定位和双点定位

本文阐述了离子选择性电极电位分析法中单点定位和双点定位的理论原理与测量原理,并比较了它们在离子选择性电极定量分析中的应用范围和优缺点。     

面向二氧化碳电化学利用的离子传导膜研究进展

利用可再生电力将化石能源利用过程中排放的CO₂还原为增值含碳化学品,不仅可以解决CO₂排放问题,还可以实现可再生能源存储,是实现我国“双碳”目标的重要途径.离子传导膜作为CO₂电解池中的重要组成部分,一方面其离子电导率决定了电能到化学能的转化效率;另一方面对不同离子的选择性和渗透性极大地影响了阴极催化剂反应微环境,进而影响了CO₂电催化还原性能和电极稳定性.本文总结了近些年包括室温离子交换膜、中高温耐热高分子膜和固体氧化物膜的不同离子传导膜在电催化CO₂转化中的应用,介绍了不同离子传导膜对CO₂还原反应、电极稳定性、产物收集等方面的影响,提出了不同离子传导膜在CO₂电还原转化利用过程中存在的问题与挑战,并给出了相应解决策略,最后对未来离子膜在CO₂电化学转化利用领域的研究进行了展望.     

自动化扫描微测技术在腐蚀科学中的应用——扫描离子选择性电极技术

自动化扫描微测技术(automated scanning micro-test technique,ASMT)是一系列利用选择性/特异性电极检测液体环境中局部电流、离子和分子状态及其活性的技术的总称,可以在不接触被测样品的情况下,不但获得进出样品的局部电流变化,还可以获得各种离子分子的浓度、运动速率及运动方向的信息而进一步表征材料的腐蚀过程,其应用范围较广.为了推广其应用,对自动化扫描微测技术中扫描离子选择性电极技术(scanning ion-selective electrode technique,SIET)的原理及其在金属腐蚀研究中的应用进行了简介.     

Zn~(2+)离子掺杂对纳米TiO_2薄膜电极表面形貌和紫外光电性能的影响

采用sol-gel法制备了Zn2+离子掺杂的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极。通过X射线衍射(XRD)、吸收光谱、原子力显微镜(AFM),结合光电流作用谱研究了Zn2+离子掺杂对TiO2薄膜电极表面形貌和紫外光电性能的影响。结果表明,在所选浓度范围内,Zn2+离子掺杂浓度对薄膜的相组成和紫外光吸收强度无明显作用,但可显著改变薄膜表面颗粒大小和形貌特征,从而影响电极光电性能。0.1%(摩尔分数)Zn2+离子的掺杂使膜内颗粒尺寸由30nm增大至40nm,同时使表面颗粒的生长具有一定的择优取向,颗粒形状由本征薄膜的类球形变为垂直于膜面的柱状颗粒。这一结构大幅增大了薄膜的表面积,提高了载流子在固-液界面的传输效率,促使电极光电流密度(PCD)比本征电极提高40%。随掺杂浓度的提高,表面颗粒尺寸逐渐增大,形状恢复为类球形,电极光电性能有所降低。当掺杂浓度达到5%(摩尔分数)时,颗粒粒径急剧增大至130nm,表面颗粒因熔点降低而熔合成无孔表面,导致电极PCD急剧降低。     

以HDEHP为载体的大块液膜迁移铕离子动力学研究

以二 (2 -乙基己基 )磷酸 (HDEHP)为载体 ,考察了搅拌速度、温度、石蜡及表面活性剂对大块液膜迁移铕离子的影响 ,获得了各种实验条件下的表观反应速率常数 ,萃取和反萃取的表观反应活化能分别为 1 0 .7kJ/mol和 2 9.2kJ/mol.结果表明 ,萃取过程扩散为控速步骤 ,反萃取过程化学反应亦为控速步骤 ,Eu(Ⅲ )离子的跨膜迁移过程可以以两个串联的准一级不可逆过程进行描述 .     

聚丙烯中空纤维膜/二(2-乙基已基)膦酸体系萃取水溶液中铜离子的研究

研究了聚丙烯中空纤维膜接触萃取器中二(2-乙基已基)磷酸萃取金属铜离子的工艺条件以及溶剂夹带,分析了原料的pH值、两相流速、有机相初始铜离子浓度以及萃取膜面积对萃取效率的影响,结果表明,两相流速、萃取膜面积对萃取率基本无影响,而水溶液的pH值和有机相初始铜离子浓度的改变使萃取率在40%～99%之间变化.这主要是由于整个萃取过程的传质阻力主要来源于D2EHPA和Cu2 的界面配位络合反应阻力,当铜浓度比较高时,传质阻力或传质系数与铜浓度无关,其值基本不变;而当铜浓度降低时,传质阻力随着铜浓度的降低而增大,传质系数则随着铜浓度的降低而减小.     

V_2O_5-TiO_2离子存储电极薄膜的溶胶-凝胶法制备与性能研究

利用无机溶胶-凝胶技术制备了V2O5-(TiO2)x离子存储电极薄膜。采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、Raman光谱、循环伏安法(CV)和紫外-可见光透射光谱分别研究了复合薄膜的微观结构、化学计量、锂离子注入性能以及光学性能。结果表明复合薄膜具有V2O5的层状结构,其c轴方向的结构取向性有所降低;颗粒尺寸和表面粗糙度显著减小;同时TiO2的复合导致薄膜中V2O5的化学计量发生偏移,氧空位数量增多。当x=0.2时,薄膜具有相对较高的离子存储容量及循环稳定性,并且在离子注入/脱出状态均获得相当高的可见光透过性。     

1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中副反应电沉积锌的机理

利用在离子液体中电合成Zn4O13C24H12(MOF-5)时的副反应沉积Zn2+,形成锌层,目前国内外尚无报道。应用循环伏安、交流阻抗、极化曲线等方法研究了在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐体系中Zn2+的阴极电沉积过程、沉积机理。结果表明:Zn2+的沉积机理是一个不可逆的反应,且在一定范围内,其还原峰电流与扫描速度的平方根v1/2成明显的线性关系,该反应属于扩散控制;离子液体与有机配体的协同作用促进了反应电极上的电子转移;用极化曲线和电化学理论推导式计算出的该反应的阴、阳极表观传递系数、反应级数均为1,反应历程有3步,第2步为控制步骤。     

氮化钼膜电极制备工艺及其电化学行为的研究

研究了氮化钼膜电极的浸渍－煅烧法制备工艺条件及其电化学行为．试验结果表明,浸渍－煅烧法制备高活性氮化钼电极适宜的浸渍干燥温度为５１３～４７３Ｋ,煅烧升温速率为１Ｋ·ｍｉｎ^－１,煅烧温度为９９０Ｋ,煅烧时间为２ｈ;冷却方式为在氨气保护下随炉降温;浸渍－煅烧法制备的氮化钼电极成膜均匀,与基体附着性强;在－０．２２～０．３６Ｖ（ｖｓ ＳＣＥ）电位范围内,循环伏安图基本上呈现矩形,当扫描速度ｓ≤１００ｍＶ·ｓ^－１时,电流密度与电势扫描速度成正比,电极电容特征显著,动力学可逆性好,稳定性与重现性好．     

PAn/DMcT复合膜电极的电化学性能

PAn/DMcT复合膜电极的氧化还原峰电位差和电化学阻抗比DMcT的小得多,这表明PAn对DMcT具有电催化性能,使DMcT的氧化还原反应速度大大提高.而且DMcT使几乎所有的PAn都能保持电化学活性,复合膜电极的CV曲线经过100次循环几乎没有变化.PAn/DMcT复合膜电极的首次充放电比容量分别为275mAh·g-1和200mAh·g-1,首次充放电效率为72.7%.和粉末混合法制备的复合膜相比,溶液法制备的PAn/DMcT复合膜电极具有较高的放电比容量和优良的循环稳定性.     

基于AZO的光谱选择性反射膜制备及其在聚光器中的应用研究

铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜在红外波段具有高反射率的特性。设计了SiO₂/AZO/Al₂O₃/Glass/SiO₂光谱选择性反射膜。通过软件仿真和实验研究,探究了SiO₂、AZO、Al₂O₃薄膜的光学常数以及物理厚度对SiO₂/AZO/Al₂O₃/Glass/SiO₂薄膜光谱特性的影响,确定了光谱选择性反射薄膜的制备工艺参数。根据工艺制得了对可见光平均透射率接近90%、红外(2.5～20μm)平均反射率大于85%的光谱选择性反射膜,薄膜的辐射率为0.08～0.12。以表面镀有光谱选择性反射膜的玻璃作为线性菲涅尔式聚光系统中的二次聚光器窗口,设计了新型二次聚光器。光谱选择性反射玻璃有效阻挡了集热管的热辐射,使聚光器辐射热损失降低约66%。     

含HF_2~-盐对铝合金稀土转化膜耐蚀性能及膜层结构研究

采用5%NaC1溶液浸泡法、动电位极化曲线法(Tafel)和扫描电镜(SEM)研究了在Ce3+-MnO4-稀土转化膜体系中加入HF2-离子对转化膜耐腐蚀性能及表面结构的影响,并对成膜过程进行了探讨,初步提出转化膜生长三阶段模型。研究表明,添加HF2-离子的溶液不仅可以消除膜层表面微观裂纹,还降低成膜温度、缩短成膜时间、提高膜层耐腐蚀性能。成膜时,首先在试样表面形成三维骨架,然后不断向骨架内沉积Al、Ce的氧化物或氢氧化物,直至将空间填平,形成致密层,最后在致密层基础上形成的疏松层。     

酸性离子液体催化β-甲基萘歧化反应的研究

研究了三氯化铝-氯化丁基甲基咪唑([Bmim]Cl-AlCl3)离子液体催化β-甲基萘(β-MN) 歧化合成2,6-二甲基萘(2,6-DMN)反应.通过正交试验,考察了反应温度、时间、[Bmim]Cl-AlCl3离子液体酸强度及催化剂用量对β-MN歧化反应的影响.实验结果表明,[Bmim]Cl-AlCl3酸性离子液体对β-MN歧化反应具有良好的催化活性和较好的2,6-DMN的选择性.在160℃,AlCl3/[Bmim]Cl的摩尔比为4:1,催化剂质量分数14%,反应时间为3.5h的条件下,反应转化率为42.9%,2,6-DMN的选择性为40.6%,产率为17.4%.     

基于Polymer-S-C/SiO2多层结构大孔电极锂硫离子电池的制备与性能

以新型SiO₂大孔材料为模板,采用原位聚合及真空热解的方法制备出大孔C/SiO₂复合电极,并先后在孔道表面负载单质硫及聚合物膜后得到具有Polymer-S-C/SiO₂多层结构的复合大孔电极。用SEM对电极结构进行表征,并测定了比表面积和负载物的平均厚度;用EIS和充放电测试对电极的电化学性能进行了研究。结果表明：聚合物膜厚度的增加可使电极的交流阻抗迅速增大,同时能明显改善锂硫离子电池的逆循环性,说明聚合物膜的存在能够有效抑制多硫化物中间产物的流失。改变单体的用量可以调控聚合物膜的厚度,当聚合物膜平均厚度为8.0 nm时,锂离子电池的循环性能达到最佳,其首次放电比容量达792 mA·h/g,经过50个循环后,可逆容量仍达到635 mA·h/g。     

新型Co3O4和WC共沉积β-PbO2电极用于锌电解沉积及电化学性能研究

采用复合电沉积技术在Pb-0.3wt%Ag/α-PbO₂基体上合成了WC和Co₃O₄颗粒共沉积的β-PbO₂复合沉积层。沉积行为研究发现,WC颗粒先于Co₃O₄颗粒吸附于基体上,将WC颗粒与Co₃O₄颗粒共沉积是一种抑制当Co₃O₄颗粒单独共沉积于β-PbO₂沉积层时发生团聚情况的有效方法。电极性能研究发现,WC或Co₃O₄颗粒的共沉积均会提高复合阳极的析氧电催化活性,此外,WC颗粒还有助于提高复合阳极的显微硬度和在Zn电解沉积溶液中的耐腐蚀性能。Co₃O₄颗粒的共沉积不利于β-PbO₂相的生长,WC颗粒的共沉积对β-PbO₂相的生长影响不大,两种颗粒同时共沉积有助于抑制酸性镀液中α-PbO₂相的生长。      

基于DMAEMA的可聚合离子液体及其与HEMA交联共聚物凝胶的研究

以丙酮为溶剂,分别采用丙酸(AS)、磷酸(H3PO4)以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)中和甲基丙烯酸-N,N-二甲基胺基乙酯(DMAEMA),然后减压蒸馏去除溶剂,合成了3种可聚合离子液体DMAEMA-AS/H3PO4/AMPS,采用差示扫描量热(DSC)表征其玻璃化温度(Tg)。以过硫酸铵(APS)为引发剂,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)为交联剂,甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)分别与3种可聚合离子液体在水溶液中交联共聚,合成了Poly(HEMA-co-DMAEMA-AS/H3PO4/AMPS)凝胶,采用重量法研究了3种凝胶的溶胀行为。结果表明,DMAEMA-AS/H3PO4/AMPS的玻璃化温度分别为-61.9℃、76.2℃、-45.8℃,Poly(HEMA-co-DMAEMA-AS)和Poly(HEMA-co-DMAEMA-H3PO4)凝胶可在水及多种有机溶剂中溶胀,而Poly(HEMA-co-DMAEMA-AMPS)凝胶在任何溶剂中均不溶胀,并初步探讨了产生这种现象的原因。