电沉积Ni—W—P活性阴极的制备研究

研究了电沉积Ni—W—P电极的析氢电催化活性、长期稳定性,并对其催化活性进行了分析。此电极具有优良的析氢电催化活性和长期电解稳定性,是制作活性阴极的材料之一。     

电沉积制备铜/镍-钨-磷新阴极材料的研究

用电沉积法制备铜/镍-钨-磷阴极材料，研究了镀液成分及工艺条件对镀层成分的影响，测量了铜/镍-钨-磷镀层的电催化析氢性能以及在硫酸/硫酸锰溶液中的稳定性，模拟二氧化锰电解生产的条件，测定了该阴极材料的槽电压，并与石墨和铜进行了比较；结果表明，铜/镍-钨-磷是电解生产二氧化锰的优良的阴极材料。     

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研究,研究表明当电沉积的阴极电流密度为80m A、沉积时间为3600 s时,复合材料的电催化析氢性能最好。     

酸析-电催化法处理水性油墨废水的试验研究

考察了酸析预处理对水性油墨废水CODCr的去除效果,并对酸析沉淀物进行了红外分析。探讨了通过电沉积法制备的未掺杂、掺杂Fe、掺杂Bi、掺杂Fe+Bi 4种钛基二氧化铅电极对酸析后的水性油墨废水的处理效果,对板间距、电解时间、电流密度和pH等工艺条件进行了优化。结果表明:酸析预处理对水性油墨废水具有较好的处理效果;掺杂Fe+Bi钛基二氧化铅电极板的电催化处理效果最好;最优工艺条件:pH为9,电流密度为30 mA/cm2,电解时间为210 min,板间距为1 cm。     

镍基磷化物在碱性电解水析氢反应中的研究进展

主要对镍基磷化物析氢反应的催化机理和活性来源进行了探究,介绍了在不同电解液环境中的析氢反应机理以及Tafel斜率与反应过程中动力学的关系,并阐述了P原子的引入以及磷化程度对镍基磷化物活性位点和吸附能的影响;概括了镍基磷化物常见的合成方法和磷源,以及对形貌调控、掺杂、界面工程等不同改性方法进行了论述,深入分析了镍基磷化物改性后具有良好析氢性能的原因,最后根据镍基磷化物目前在析氢反应中存在的问题提出了发展方向。     

稀土镨电极处理焦化尾水过程特性研究

利用泡沫镍的通透性和三维立体网状结构,以泡沫镍为基体材料制备的Cu-Pr/C电极为阴极,以热分解法制备的Ti/RuO2-Zr O2-Ce钛基金属氧化物涂层电极为阳极,在初始p H为3、电流为200 m A、Fe2+质量浓度为100 mg/L的条件下对焦化尾水TOC的去除率达83.7%。利用线性扫描、COD去除动力学拟合和稳定性实验研究了Cu-Pr/C电极的高催化性能、反应速率、去除效能及使用稳定性。通过三维荧光光谱、紫外-可见光谱、气质联用分析仪对处理水样进行分析,探究焦化尾水中难降解大分子有机物的去除规律,结果表明,Cu-Pr/C电极电解焦化尾水可以有效去除其中的芳香族化合物,将大分子有机物转化为小分子有机物,提高焦化尾水的处理效果。     

不同金属掺杂二氧化铅电极的对比研究

采用电沉积法制备了钛基PbO2电极和Co、Fe、La、Ce、Bi掺杂的钛基PbO2电极。利用扫描电镜、X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪以及电化学工作站等,对比研究了不同金属掺杂PbO2电极的表面形貌、结构、电催化氧化性能和使用寿命。结果表明,Bi、Fe和Ce更容易掺杂到PbO2膜层中。Ti/PbO2–Bi和Ti/PbO2–Ce电极具有比其他电极更小的晶粒尺寸、更高的电催化氧化活性和更长的使用寿命,即Bi和Ce的掺杂能够提高Ti/PbO2电极的电催化氧化性能和使用寿命。     

电沉积法制备碱性电解水镍基析氧电极的研究进展

在“碳达峰、碳中和”的目标下，绿氢成为极具前景的清洁能源。碱性电解水制取绿氢技术商业化程度最高，但由于析氧反应(OER)动力学过程缓慢且需要较高的过电位，成为制约电解水电极效率的主要瓶颈。商业电解槽中广泛使用的镍网或泡沫镍电极的OER性能仍有很大提升空间，在其上复合镍基催化功能层，开发新型高活性的析氧电极有利于提高电极效率，降低制氢成本。电沉积技术具有工艺简单、条件温和、利于放大生产自支撑电极的优势，成为工业化生产OER电极的理想工艺之一。本文综述了近年来利用电沉积技术制备的镍基析氧电极并用于碱性电解水的研究进展。采用电沉积技术在镍网或泡沫镍基底上制备镍(氢)氧化物、双金属及多元金属以及非金属掺杂的镍基催化剂作为催化功能层，通过增强催化功能层的电导率及金属间的协同作用、增加活性位点数量、减小扩散路径以及改变表面原子构型等方式提高镍基自支撑电极的OER性能。最后，展望了镍基自支撑电极在电解水领域的应用，同时指出了电沉积法制备电极材料存在的挑战。     

非晶态钴-铁合金水氧化催化研究

可再生电力驱动的催化水裂解为生产氢和氧分子提供了一种很有前途的策略,但其效率受到阳极析氧反应动力学缓慢的严重限制。非晶态催化剂表现出良好的析氧活性,非晶结构的短程有序结构能增加活性位点的数量,从而提高了非晶催化剂在析氧反应中的电催化活性,但对其潜在来源知之甚少,这阻碍了高性能非晶态析氧反应催化剂的发展。在此,我们通过一种简单手段来制备用于析氧反应的无定形钴-铁合金催化剂,同时研究了不同金属比例对非晶催化剂性能的影响。优化制备的Co0.25Fe0.75催化剂在1.0 M KOH溶液中20 mA·cm-2电流密度下的析氧过电位仅为314 mV,而且具有20 h的长期电解稳定性。     

溶胶凝胶法制备二硫化钼干凝胶复合电极和电化学性能表征

通过溶胶凝胶法在泡沫镍表面滴涂二硫化钼干凝胶复合材料来制备析氢电极。通过改变不同的溶液配比来改变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研究,研究表明当0.01 mol·L-1钼酸钠-0.4 mol·L-1硫脲配比溶液在水热反应下生成二硫化钼,然后通过溶胶凝胶法制备二硫化钼无机干凝胶滴涂在泡沫镍表面,复合材料的电催化析氢性能最好。     

活性炭担载金属氧化物用于热煤气脱硫

以热煤气脱硫并回收单质硫为目的,考察了活性炭担载金属氧化物(M/AC)在中温范围150—250℃内,催化氧化硫化氢生成单质硫的研究。担载量1%(质量分数)的M/AC通过等体积浸渍法制得,在固定床上评价了其脱硫活性,并考察了温度、反应气氛等工艺条件对脱硫效果的影响。M/AC脱硫的活性顺序为:Mn/ACCu/ACCe/ACFe/ACCo/ACV/AC。通过DTG分析,硫化氢选择性氧化的主要产物是单质硫。M/AC上金属氧化物起主要的催化作用,催化硫化氢和氧气反应生成单质硫,生成的单质硫被吸附在活性炭的孔道中。     

Catalytic oxidation of Fe(II) by activated carbon in the presence of oxygen.: Effect of the surface oxidation degree on the catalytic activity

The catalytic oxidation of Fe(II) species in aqueous solution by activated carbons with different degrees of surface oxidation is described. The parent activated carbon was oxidized with aqueous solutions of nitric acid or hydrogen peroxide, and submitted to thermal treatment at 373, 523 and 773 K. The activated carbons prepared were characterized by N₂ adsorption and temperature-programmed desorption, and their catalytic behavior was determined by measuring the oxidation rate of Fe(II) to Fe(III) and the generation of hydrogen peroxide. Catalytic activity is a function of the nature of oxygen surface groups generated by oxidation.     

钛基锡锰钌氧化物阳极的电化学性能

通过热分解法制备不同钌含量的钛基锡锰氧化物阳极。X射线衍射谱图显示所制备的电极的主要相态为金红石型β—MnO2;循环伏安曲线与稳态极化曲线测试表明随着钌含量的增加,电极上的氧化电流也快速上升,析氯的选择性提高;适量掺混钌可以增加涂层表面析氯反应活性点的数目,当钌的质量分数为2％时,反应活性点的数目达到最大;电化学阻抗谱研究表明掺杂钌明显减小电极氧化物涂层的膜电阻R和析氯反应的电荷传递电阻Rct。有效地提高电极的电催化效果。钛基锡锰钌涂层电极可用于制备次氯酸钠,NaClO的生成速率为34．8mg／（L·min）。     

Catalytic oxidation of Fe(II) by activated carbon in the presence of oxygen.: Effect of the surface oxidation degree on the catalytic activity

The catalytic oxidation of Fe(II) species in aqueous solution by activated carbons with different degrees of surface oxidation is described. The parent activated carbon was oxidized with aqueous solutions of nitric acid or hydrogen peroxide, and submitted to thermal treatment at 373, 523 and 773 K. The activated carbons prepared were characterized by N₂ adsorption and temperature-programmed desorption, and their catalytic behavior was determined by measuring the oxidation rate of Fe(II) to Fe(III) and the generation of hydrogen peroxide. Catalytic activity is a function of the nature of oxygen surface groups generated by oxidation.     

电沉积钼合金及其电催化性能

通过正交实验得到La-Co-Mo合金电沉积的最佳工艺条件。以DSA为阳极分别在钛基体上电沉积La-Mo、Co-Mo、La-Co-Mo合金,采用AES、电子测厚仪、显微硬度计、划痕实验、盐雾实验等手段对镀层性能进行测试。所得钼合金镀层致密、结合力强、耐高温腐蚀性能好。极化曲线测定结果显示,钛基体电沉积La-Mo、Co-M0、La-Co-Mo合金层析氢过电势比钛电极低,电催化性能高。钛基体电沉积钼合金层可望作为新型氯碱工业用高活性阴极。     

隔膜电解槽纳米活性阴极的开发与应用

介绍了氯碱工业隔膜电解槽活性阴极的开发研究背景、研究意义和研究现状。通过电沉积法制备了纳米晶Ni-X合金电极,阴极极化过电位较碳钢电极低约160 mV(i=500 A/m2时),性能稳定,抗反向电流及耐蚀性好。由正交实验考察了镀液组成、镀液温度及pH值对电极催化活性的影响,确定了最佳工艺条件,并进行了中试和生产实验。     

Ruthenium dioxide as a hydrogen-evolving cathode

Ruthenium dioxide was investigated as a cathode material for hydrogen evolution in acid media. In 1 N H₂SO₄ a Tafel slope of 40m V was obtained and an exchange current density of 6×10^–5 A cm^–2, which is about one order of magnitude lower than that for platinum. XPS analysis showed that only partial reduction of the oxide occurred during hydrogen evolution. RuO₂ cathodes are almost insensitive to poisoning by metal ions in solution. This observation is in contrast to the behaviour of platinum and can be correlated to the underpotential deposition phenomenon which does not occur on RuO₂. The performance of RuO₂ cathodes in lab-scale Membrel water electrolysis cells is demonstrated and compared to that of platinum cathodes.     

改性镍基催化剂催化增强次氯酸钠氧化性的性能研究

次氯酸钠具有强氧化性，但因性能极不稳定，大大降低了其氧化性能的利用率。采用混捏法制备改性的镍基催化剂催化氧化次氯酸钠，生成的原子氧具有极强的活性，特别是在次氯酸钠浓度不高时，可大大提高次氯酸钠的氧化性能和利用率。采用混捏法制备的改性镍基催化剂用于催化分解次氯酸钠产生活性氧。通过FT-IR、SEM和BET等方法对催化剂的物化性能及催化性能进行了研究，考察了改性镍基催化剂催化分解次氯酸钠溶液反应动力学和活性氯的变化情况。结果表明，添加Fe₂O₃的镍基催化剂具有较高的活性，在改性镍基催化剂作用下，反应活化能大大降低，次氯酸钠活性氯的转化率达到90％以上。在初步处理有机废水的实验中，COD的去除率达到92.5。     

氨分解制氢镍基催化剂研究进展

氨分解制氢清洁高效,易于工业化使用,是一种极具前景的便携式制氢方法。镍作为氨分解非贵金属催化剂中性能最好、应用最广的催化剂,但仍存在低温活性低、易烧结等问题亟需改进。本文概括了氨分解反应的反应机理、动力学和热力学,综述了近年来国内外氨分解镍基催化剂的研究现状。研究者从镍金属活性中心调控出发进行研究,发现调节镍粒子尺寸、加入第二金属(Fe、Co、Mo等)、载体(Al₂O₃、SiO₂、分子筛等)、助剂(碱土金属、稀土金属等)以及设计核壳结构进行调控,可提高镍金属的分散性和抗烧结能力。本文在以上基础上提出了镍基催化剂的改进措施和未来发展方向,以期为进一步设计出低温高活性镍基催化剂提供依据。     

Electrochemical properties of A-site deficient SOFC cathodes under Cr poisoning conditions

Under solid oxide fuel cells (SOFCs) operating atmosphere, volatile Cr species are generated over the chromia scale of chromia-forming alloy interconnects, poisoning the cathodes and causing the rapid degradation of the fuel cell performance. In this study, the influence of the cathode composition and A-site deficiency of Perovskite ABO₃ cathodes on their tolerance to Cr poisoning was investigated in detail through the electrochemical polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analysis. Results showed that 5 mol% La-site deficient cathodes, La_0.75Sr_0.2BO_3−δ (B = Mn, Fe), presented a good performance in resistance to Cr poisoning and electrocatalytic activity to oxygen reduction reaction in the presence of alloy interconnects under a constant current density of 0.2 A cm⁻² in oxygen at 1073 K. B-site atom of Perovskite ABO₃ cathodes has a strong influence on the mechanism of Cr deposition and cathodes performance, while proper A-site deficiency can greatly improve the cathodes electrochemical performance and slow down Cr deposition.