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。     

Ni/LaNi5多孔复合电极的制备及其析氢电催化性能

先电沉积Ni-Zn合金镀层,然后用浓碱将镀层中的锌脱溶,得到多孔镍,最后采用复合电沉积将LaNi5镶嵌到多孔镍表面,制备成Ni/LaNi5多孔复合电极。采用稳态极化曲线和交流阻抗谱对电极的电催化析氢性能进行了评价,并运用恒电位间歇电解和长时间电解,开路电位等研究了电极的电析氢稳定性。结果表明:Ni/LaNi5多孔复合电极的析氢表观交换电流密度分别是镍和多孔镍的172倍和26倍;多孔复合电极中的LaNi5具有稳定电极的作用,该电极比多孔镍具有更优异的抗断电性能。     

Ni掺杂MgH2体系解氢性能的机理

采用基于密度泛函理论的Dmol 4.1程序包,通过计算移走H原子所需能量及几何、电子结构的改变,对Ni掺杂MgH2体系解氢性能的机理进行探讨.结果表明:Ni替代Mg和创造Mg空位对MgH2体系解氢而言,均发挥有益作用,而形成Mg空位所需能量(6.51 eV)高于Ni替代Mg所需能量(2.12 eV),表明低温下Ni替代Mg对MgH2体系解氢而言更有利,至此NiF2中的Ni替代MgH2中的Mg,有利于加速化学反应NiF2+3MgH2=MgF2+Mg2NiH4向右进行,使结构稳定的MgH2发生转变,生成结构不稳定的Mg2NiH4,这样体系解氢过程不是通过MgH2,而是转变为通过Mg2NiH4进行,因此,Ni掺杂提高了MgH2体系的解氢性能.     

Graphene与Ni单独/复合掺杂对MgH2释氢性能的影响及机理研究

本文采用高能球磨技术制备了MgH2、MgH2-Graphene、MgH2-Ni、MgH2-Graphene-Ni几种不同储氢体系,采用XRD、SEM、DSC等检测手段表征了不同体系的物相组成、微观形貌及释氢性能,系统研究了Graphene与Ni单独、复合掺杂对MgH2释氢性能的影响及机理。结果表明：Graphene单独掺杂致使MgH2体系初始释氢温度降低了近33℃,其原因在于球磨过程中Graphene对MgH2颗粒起到结构限域作用,使其颗粒细化且尺寸均匀。Ni单独掺杂致使MgH2体系初始释氢温度大幅度降低,降低了近136℃,其原因在于部分Ni原子固溶进MgH2基体,导致其晶格变形、结构稳定性降低。而Graphene与Ni复合掺杂时,其掺杂顺序对MgH2体系释氢性能具有显著影响：即当Graphene与Ni同时掺杂时,由于Graphene对MgH2颗粒的包覆缓冲作用,致使Ni原子难以固溶进MgH2基体,体系初始释氢温度并未降低;而先掺杂Ni后掺杂Graphene时,则很好地实现了Ni原子固溶与Graphene结构限域的双重效应,使得MgH2体系的初始释氢温度进一步降低,降低了近175℃。     

Pt-ZrO2/Ti电极在酸性介质中的电催化析氢性能

在研究钛基复合镀Pt-ZrO2电极镀层性能、碱性介质中电催化性能的基础上, 为了试验电极在酸性介质中是否也有电催化作用及影响电催化作用的因素,再一次通过复合电沉积技术制备出Pt-ZrO2/Ti电极,用扫描电镜观察了电极表面形貌,进行了电极在0.5mol/L硫酸介质中的阴极极化曲线实验.结果表明,Pt-ZrO2/Ti电极在酸性介质中也有电催化作用且电催化析氢性能高于Pt/Ti电极,性能的提高除了较小的电阻外,较大的表面粗糙度是一个重要因素.用该复合电极代替铂电极使用,在性能和经济上来说具有一定的意义.     

基于RuO2-PPy复合电极的制备及其电催化性能研究

目的 通过引入稀土元素Er对中间层SnO2-Sb2O3进行改性,提高基体与活性层的结合力。在RuO2作活性层的基础上添加导电PPy（聚吡咯）,增强电极的电催化氧化性能。方法 以Ti为基体,分别采用涂覆-热分解法和电沉积法制备SnO2-Sb2O3-Er中间层和RuO2-PPy活性层,应用X-射线衍射（XRD）考察掺杂不同比例的Er和C4H5N对晶相结构的影响,采用扫描电镜（SEM）、能量散射光谱（EDS）和红外光谱（FT-IR）分析中间层和活性层的形貌、元素组成和物相结构,通过线性极化法（LSV）、电化学阻抗（EIS）和加速寿命测试对电极的析氧过电位和稳定性进行分析,最后利用复合电极组成的电解工艺对页岩气返排废水进行处理,考察其降解有机物的能力。结果 在n(Sn4+):n(Er3+)=100:4时,形成的涂层晶粒尺寸最小,且相对未掺杂Er的中间层,掺杂后的表面裂纹减少,说明其可进一步阻止电极的钝化。PPy可对活性层进行有效改性,其加入后可使复合RuO2电极的析氧电位由1.6 V增至1.8 V,膜电极电阻由56.2 Ω降低到7.6 Ω,电极寿命由267天延长至391天,返排废水的COD去除率可达93.7%。结论 Er的掺杂和PPy的加入可提高电极的电催化活性,且对废水中的有机物降解效果显著。     

熔盐法制备单相Co2W六角铁氧体及电磁性能研究

采用熔盐法制备单相BaCo_2Fe_(16)O_(27)(Co_2W)六角铁氧体,探讨烧结温度、保温时间及熔盐与反应物质量比(R)对产物物相的影响,研究了Co_2W铁氧体的静磁性能及微波吸收性能.结果表明,单相Co_2W合成条件的温度为1250℃,保温时间为4 h,熔盐与反应物质量比R=3.Co_2W铁氧体比饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力分别为60.76(A·m~2)/kg、3.78(A·m~2)/kg和70.7×79.6A/m.与溶胶-凝胶法相比,熔盐法制备的Co_2W铁氧体具有更好的吸波性能.利用熔盐法制备铁氧体是提高以铁氧体为吸收剂的复合材料吸波性能的潜在途径.     

电沉积制备(Ni-W-P)-TiO_2纳米复合电极的催化析氢性能

用恒电流复合电沉积方法制备(Ni-W-P)-TiO2复合电极,讨论TiO2悬浮量和电沉积时间对电极催化析氢性能的影响。采用SEM和XRD对电极的表面形貌和晶体结构进行分析,以稳态极化曲线对电极的催化析氢特性进行评价,并推测其反应机理。结果表明:(Ni-W-P)-TiO2电极是纳米TiO2粒子相和纳米晶Ni-W-P固溶体相构成的复合电极,具有较高的催化析氢活性;在25℃、0.5mol/LH2SO4介质中(Ni-W-P)-TiO2电极的表观交换电流密度是Ni-W-P合金电极的2.7倍,是Ni电极的53倍;当电流密度为100mA/cm2时,该电极电势相对于Ni-W-P电极正移了176mV,相对于Ni电极正移了581mV;(Ni-W-P)-TiO2复合电极催化活性的提高主要源于反应机理的改变,复合电极表面的TiO2纳米粒子与Ni-W-P合金具有明显的电子协同效应。     

电沉积制备PdxCoy/rGO纳米复合催化剂及其对甲酸电催化性能研究

摘 要: 利用电沉积法在石墨烯（rGO）表面制备了具有不同钯（Pd）钴（Co）比的PdCo纳米复合催化剂。采用场发射扫描电镜、X-射线能谱和傅里叶红外等方法对所制备的不同比例催化剂进行了表征。结果表明,所制备电催化剂中金属元素的比例接近于前驱体溶液中金属离子浓度之比;二元复合催化剂的粒径较小,且颗粒粒径分布均匀;在0.5 M硫酸电解液中研究了催化剂对甲酸的电催化性能,发现在所有催化剂中,Pd1Co3/rGO具有最大的电化学活性面积,对甲酸氧化具有最高的活性和最好的稳定性。证明采用电沉积法制备的Pd1Co3/rGO纳米复合催化剂在直接甲酸燃料电池中具有潜在的应用价值。     

多级结构FeS@Ni3S2/NF催化电极的一步水热法制备及析氧行为

通过简单一步水热法在泡沫镍表面原位生长多孔纳米片自组装成纳米花结构的FeS@Ni₃S₂/NF催化电极。借助X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)等进行物相及结构表征,并测试催化电极在1 mol/L KOH溶液中的电催化析氧(OER)性能。电化学测试结果表明：FeS@Ni₃S₂/NF-1.2电极在100 mA·cm-2电流密度下仅需278 mV的过电位,且具有较低的Tafel斜率(22.71 mV/dec),与纯NF(493 mV,214.65 mV/dec)、纯Ni₃S₂(327 mV,91.87 mV/dec)以及IrO2/NF(385 mV,172.93 mV/dec)相比,其优势明显。证明具有独特多孔结构的FeS@Ni₃S₂/NF纳米片自组装成的纳米花可以作为一种贵金属基电催化剂的理想替代品。     

Electrochemical performances of LiFePO4/C composites prepared by molten salt method

LiFePO4/C composites were synthesized by a molten salt (MS) method using the mixture of LiCl,LiOH and NaCl.The prepared LiFePO4/C composites are characterized by X-ray diffractometry (XRD),field emission scanning electron microscopy (FESEM) and charge-discharge test.XRD patterns indicate that LiFePO4 prepared in the temperature range of 550-700 ℃ crystallizes well in an olivine-type structure.Through FESEM images,the sphere-like and homogeneous particles of 0.2 μm can be observed.The charge-discharge test shows that the materials prepared at 600 ℃ for 12 h have good electrochemical performance.At the rates of 0.2C (34 mA/g) and 0.5C,the discharge capacities are 144.6 and 122.3 mA·h/g,respectively,together with good cycle performances.     

熔盐电脱氧工艺制备纳米级(VNbTaZrHf)C高熵碳化物及其析氢反应的催化性能

通过在1173 K的CaCl₂中对金属氧化物和石墨进行电脱氧,制备了具有面心立方结构的纳米级(VNbTaZrHf)C高熵碳化物（HEC）粉末。适当的温度条件有利于抑制HEC颗粒的原位烧结生长。在1 mol/L KOH溶液中进行了电化学性能测试,探索(VNbTaZrHf)C HEC的催化性能。通过极化曲线、Tafel斜率、电化学阻抗谱和双层电容值CV测试评估了(VNbTaZrHf)C HEC的催化析氢反应（HER）性能。结果表明,(VNbTaZrHf)C HEC的双层电容值为40.6 mF/cm²。双层电容值越大,表明电化学活性表面积越大。由于(VNbTaZrHf)C HEC的高熵效应和纳米级结构,它表现出优异的催化HER性能,并为通过熔盐电脱氧制备HECs提供了新方法。     

CaWO4-NaCl-CaCl2体系熔盐电解制备钨粉的表征与电化学分析

通过熔盐电解法从CaWO4-NaCl-CaCl2体系制备出金属钨粉,采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对钨粉的形貌和相组成进行表征。在试验数据的基础上计算电流效率,通过分析电解过程中形成的中间产物,讨论电解过程中的电极反应,采用循环伏安法和方波伏安法分析体系的基本热力学性质。结果表明:在750℃、槽电压2.5 V下经5 h以上电解可制备出纯度达到99%、平均粒度低于2μm的金属钨粉,实验中的电流效率可达到80%;电解过程的电极反应不可逆,浓差极化是体系电解速率的主要阻力。     

NaOH-NaNO_3熔盐法分解铁尾矿的动力学

对铁尾矿在NaOH-NaNO3熔盐体系中的分解动力学进行研究,考察了反应温度、反应时间及碱渣比对铁尾矿中SiO2浸出率的影响。结果表明:铁尾矿在NaOH-NaNO3熔盐体系中的分解符合未反应收缩核模型,受固体产物层内扩散控制,提高反应温度、延长反应时间或增加碱渣比均能提高铁尾矿的分解率;在一定的操作条件下,根据Arrherius方程得到铁尾矿在NaOH-NaNO3亚熔盐体系中的反应活化能为17.43 kJ/mol。     

Electrolytic production of Cu-Ni alloys in CaCl2-Cu2S-NiS molten salt

An alternative metal/alloy production method, known as direct electrochemical reduction (DER), was introduced for the fabrication of CuNi alloys from mixed sulfides (Cu₂S, NiS) under both galvanostatic and potentiostatic conditions. The influences of the process parameters (e.g., cell voltage and current) on the compositions of the reduced compounds were investigated to yield industrially desirable alloys, namely, CuNi10, CuNi20, and CuNi30. The electrochemical behaviors of Cu₂S and NiS in CaCl₂ melt were examined at a temperature of 1200 °C via cyclic voltammetry (CV). Based on the CV results, the cathodic reduction of Cu₂S occurred in one step and cathodic reductions of NiS occurred in two steps, i.e., Cu₂S?Cu for copper reduction and NiS?Ni₃S₂ ?Ni for nickel reduction. Galvanostatic studies revealed that it was possible to fabricate high-purity CuNi10 alloys containing a maximum sulfur content of 320×10^?6 via electrolysis at 10 A for 15 min. Scanning electron microscopy along with energy-dispersive X-ray spectrometry and optical emission spectroscopy (OES) examinations showed that it was possible to fabricate CuNi alloys of preferred compositions and with low levels of impurities, i.e., less than 60×10^?6 sulfur, via DER at 2.5 V for 15 min.     

熔盐法制备Mo_2C改性低密度C/C复合材料及其机理研究

采用熔盐法对低密度C/C复合材料进行Mo_2C改性,分析Mo_2C形成机理以及熔剂组成和反应温度对制备Mo_2C改性C/C复合材料的影响,研究了Mo_2C改性对C/C复合材料微观组织结构的影响。结果表明:仲钼酸铵与C反应生成Mo_2C的过程主要由3个阶段组成:仲钼酸铵分步分解为MoO_3,MoO_3还原为MoO_2,MoO_2与C反应生成Mo_2C;适宜的反应参数为:以LiCl-KCl为熔剂,反应温度为1000℃;Mo_2C颗粒在C相表面形核后首先形成花状聚集的Mo_2C涂层,并随反应温度提高最终形成完整的Mo_2C层;Mo_2C与C界面结合良好,生成Mo_2C过程的催化石墨化和应力石墨化作用使基体炭的有序度提高。     

碳热还原结合熔盐法制备碳化钛粉末与表征

以NaCl为熔盐介质,采用锐钛矿型钛白粉和炭黑为原料,探索一种碳热还原结合熔盐法合成高纯碳化钛(TiC)的方法。借助XRD研究了反应温度和原料配比对合成碳化钛的影响,采用SEM、TEM、EDS、粒度分析仪、热力学分析等检测分析手段对合成产物的特性和过程进行分析。结果表明:相比传统的碳热还原合成碳化钛的方法,NaCl熔盐介质的引入可以有效地降低碳化钛的合成温度(从1700℃到1550℃)以及合成高纯碳化钛的时间(从10 h到3 h)。结合研究成果,提出了熔盐介质中溶解-沉淀的合成机理。     

Large-scale synthesis of Pb1−xLaxTiO3 ceramic powders by molten salt method

The ferroelectric perovskite type lanthanum doped lead titanate (PLT) ceramic powders were synthesized in one step with the starting materials of PbC₂O₄, La₂O₃ and TiO₂ in NaCl–KCl molten salts in the temperature range of 700–950 °C. It was found that molten salt method was a large scale and easy preparation way to produce PLT powders with high dispersity. Tetragonal phase Pb_1−xLa_xTiO₃ ceramic powders were identified by XRD in the composition range 0 ≤ x ≤ 0.3 and mono-dispersed particles with spheric shape and less than 100 nm size were observed by SEM. The grain sizes of Pb_1−xLa_xTiO₃ ceramic powders increased with the increase of La content and decreased with calcination temperature. The grain growth progress and the possible reaction mechanism in molten salts and its influencing factors were discussed in this work. The grain growth process was the main influencing factor of the grain size, which depended on the solubility in the flux.     

TiB2涂层熔盐电沉积制备与表征

炭阴极在铝电解槽中受熔盐和铝液腐蚀而影响寿命,而TiB₂涂层是铝电解槽理想的阴极材料。本文以石墨为基体,在KF-KCl-K₂TiF₆-KBF₄熔盐中以0.4-0.7A.cm_-2^{电流密度、}700-800℃温度电沉积TiB₂涂层,通过XRD衍射仪、SEM-EDS、表面粗糙度测量仪及附着力测试仪对不同电流密度和温度下制备的涂层进行表征。结果表明：在石墨基体上可以得到均匀连贯的TiB₂涂层;增大电流密度、降低电解温度可以细化涂层晶粒,提高涂层致密性;在0.6 A.cm_-²、750℃最优电沉积条件下制得的TiB₂涂层的厚度为229 μm,择优取向为<110>,表面粗糙度为14.85 μm,涂层与石墨基体的结合力为6.39 MPa。