稀土Ce对涂层阳极电催化性能的影响

在涂层阳极中掺入稀土Ce对电催化性能的影响报道较少.利用热分解方法在不同温度下制备了不同摩尔分数Ce的三元涂层Ru0.3Ti(0.7～x)CexO2,通过极化曲线测试、交流阻抗谱测试、扫描电镜观察,研究了所制备涂层的电催化活性.结果表明:Ce的掺入量有一个最佳范围,摩尔分数为0.2～0.3时涂层阳极电催化性能最好;适当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℃;在阳极涂层中引入Ce可以提高其电催化活性.     

稀土Gd掺杂对SnO2电催化电极性能影响的研究

采用浸渍法、溶胶-凝胶法,以SnCl4·5H2O、Sb2O3、Gd(NO3)3为前驱体,制备了稀土Gd掺杂SnO2涂层电极及SnO2电极.以苯酚为目标有机物,研究了不同稀土掺杂量、不同制备方法所获得电极的电化学降解特性,确定了较适宜的稀土掺杂量和制备方法.在本实验条件,稀土掺杂量(原子质量比)为SnSbGd=10061条件下制备的电催化电极性能最好,溶胶-凝胶法制备的电极其电催化性能及稳定性能均优于浸渍法制备的电极.对所制备的稀土Gd掺杂电极及空白电极进行了TOC测试、UV扫描分析及SEM、XRD、XPS等表征,分析并讨论了稀土掺杂对SnO2电极性能的影响机理.结果表明,稀土Gd的掺杂有利于SnO2电极电催化性能的提高,而且不同稀土掺杂量对SnO2电极性能影响并不相同.     

Ti/IrxSn1-xO2电极的交流阻抗谱法研究

采用交流阻抗谱法研究了IrxSn1-xO2复合氧化物电极在0.5 mol/L的H2SO4溶液中的电化学行为.用等效电路LRs(RfCf)(RctCdl)对交流阻抗谱的结果进行拟合.结果表明:当电位为0.3 V时电极反应与理想极化电极的阻抗图谱相近,以电容为主.而当电位为0.85 V时,电极受溶液电阻Rs,传荷电阻Rct,双电层电容Cdl,溶液浓度和扩散等多因素影响.Rs几乎与电位无关,其值在0.8～1.1Ω之间,Rct随着电位增大而减小.电极双电层在0.8～0.9 V时与活性点吸附OH有关,高于0.9 V后强烈的析氧反应开始,Tafel斜率继续增大,属于电化学极化和浓差极化同时控制.当电极成分比例为30%molIrO2+70%molSnO2时,电催化活性点的数量为最大.     

稀土La掺杂对Ru-La-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摩尔分数La的三元涂层Ru0.3Ti(0.7～x)LaxO2,通过极化曲线测试和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表面形貌进行了观察.测试结果表明,在涂层中引入La可以提高涂层阳极的电催化活性.La的掺杂量有一个最佳比,摩尔分数为0.5时电催化性最好;适当的热分解温度有利于La涂层阳极性能的提高,最佳温度为450℃.     

铂钌/聚苯胺/聚砜复合膜电极的制备及对甲醇的电催化氧化

利用电化学聚合分别制备了铂(Pt)及其铂钌(PtRu)/聚苯胺(PAN)/聚砜(PSF)复合膜电极。采用循环伏安法和电化学交流阻抗对复合膜电极的甲醇电催化氧化性能进行了比较与分析。结果表明:PtRu/PAN/PSF电极对甲醇的电催化活性比Pt/PAN/PSF电极的高,铂钌的沉积不仅改变了催化剂表面对氢的吸附性质,而且使氧化物还原峰电位向阴极方向移动。另外,对在不同浓度下沉积的铂钌电极对甲醇的催化效果也做了讨论,验证了RPt∶Ru=2∶1时,复合膜电极具有最好的催化活性。     

凹凸棒石/g-C3N4复合材料的制备及其电催化析氧性能研究

以凹凸棒石(ATP)为载体, 通过原位沉积, 结合冷冻干燥、程序焙烧工艺在其表面负载不同质量分数的类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)薄层材料, 制备系列ATP/g-C₃N₄复合材料用于电催化析氧反应, 产物标识为ATP/g-C₃N₄-w (质量分数w = mATP: (mATP + mg-C₃N₄)=0.33、0.40、0.50、0.67), 并研究在0.1 mol/L KOH的电解液中的电催化析氧性能。结果表明: g-C₃N₄薄层通过Si-O-C键牢固负载于凹凸棒石表面, 从而有效调变g-C₃N₄表面的电子层结构, 提供更多的催化活性位点。电催化析氧测试的结果表明: ATP/g-C₃N₄-0.50具有最优的析氧催化性能, 在10 mA/cm ²电流密度下其析氧过电位为410 mV, 塔菲尔斜率为118 mV/dec, 并表现出优异的析氧稳定性。     

中性体系中钴对镍电极析氧催化性能的影响

为了研究钴镍电极在中性体系中的电催化性能和催化循环稳定性,在金属钛电极上采用电沉积方法制备了不同钴含量的镍涂层电极,通过X射线衍射技术、扫描电镜技术、恒电流极化曲线和循环伏安等测试技术,探讨了不同钴元素的添加量对镍涂层电极在中性体系中析氧电催化活性和循环稳定性的影响.结果表明,添加适量的钴元素细化了镀层晶粒,增大了电极比表面积,提高了电极的析氧催化活性,其中添加40g/L CoSO_4·5H_2O时涂层的晶粒最细,继续增加钴含量颗粒变大但形状多面,比表面积没有减小,对电极析氧催化性能影响不大;同时钴的添加不利于晶体的结晶,降低了电极表面状态的循环稳定性能.     

钛基SnO2纳米涂层电催化电极的制备及性能研究

为提高Ti/SnO2电极的电催化性能,采用溶胶-凝胶法,并结合高温热处理工艺制备了钛基SnO2纳米涂层电催化电极.以苯酚为目标污染物,考察了所制备电极的电催化性能,并采用XRD、SEM、XPS等方法研究了制备的SnO2纳米涂层电极的表面形貌、晶粒粒径、元素组成和表面元素的化学环境等.研究结果表明:由于纳米涂层具有较大的比表面积,使得所制备电极的性能较非纳米涂层的钛基二氧化锡电极大为提高,完全降解等量苯酚所需时间减少了33.3%.电极表面主要是四方相金红石结构的SnO2晶体,粒径在10 nm以下.     

CV和Tafel曲线对稀土掺杂Ti/SnO2-Sb电极电催化性能研究

采用热分解法制备了稀土Dy、Nd、Eu及Gd掺杂Ti/SnO2-Sb电极,以苯酚为目标有机物,研究了所制备电极降解有机物的性能.在500 mg/L苯酚溶液中进行了所制备电催化电极的循环伏安(CV)特性分析,研究发现4种稀土(Dy、Nd、Eu和Gd)掺杂电极中苯酚在Nd掺杂Ti/SnO2-Sb(Ti/SnO2-Sb-Nd)电极上的直接氧化的峰电流最高,为4.46 mA/cm2.在0.5 mol/L的H2SO4溶液中进行了Tafel曲线测试,4种稀土掺杂Ti/SnO2-Sb电极的析氧电位分别为2.293、2.313、2.277、2.263 V(vs.Ag/AgCl).结果表明,所制备的4种稀土掺杂电极降解苯酚的性能与采用CV和Tafel曲线方法分析的结果一致,可以采用电化学方法评价电极的电催化氧化性能.     

AEO-7改性Al/PbO2/MnO2电极性能的研究

在铝基体上,以β-PbO2为中间层,在添加不同浓度表面活性剂AEO-7的MnO2镀液中,采用阳极氧化法制备了改性MnO2电极.利用稳态析氧极化曲线、交流阻抗图谱、能谱对添加不同浓度表面活性剂所制备电极的电催化活性、耐蚀性和锰的含量进行了表征.结果表明,表面活性剂质量浓度为0.5g·L-1时制备的MnO2电极催化活性最好,耐蚀性最强,锰的含量最高.     

钛基Ru-La-Ti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-Ti涂层阳极，并研究了所制备涂层的电催化性能。结果表明，在Ru-Ti涂层阳极中掺杂稀土元素La可以提高涂层阳极的电催化活性，且La的掺杂量存在一个最佳范围(La的摩尔分数O．2)。涂层阳极电催化活性提高的原因在于La的引入可以提高涂层的有效活性表面积。     

Ru-Co-Ce复合氧化物阳极在碱性溶液中析氧性能研究

采用溶胶-凝胶法制备RuO2-Co3O4-CeO2(Ru-Co-Ce)复合氧化物电极,利用SEM、XRD对电极表面形貌及物相结构进行了表征,并通过循环伏安及阳极极化曲线等手段对1.0mol/L KOH溶液中电极的析氧反应(OER)活性及其动力学进行了系统研究。结果表明,稀土CeO2可细化RuO2晶相,提高电极活性表面积,其中40%(摩尔分数)CeO2复合氧化物电极具有最大的伏安电荷86.23mC/cm2,在过电位η=0.60V(Ag/AgCl)时,其反应表观活化能可低至22.76kJ/mol,具有最佳的析氧活性。电极在低过电位及高过电位区域Tafel斜率分别约为40、120mV,电极对OH-的反应级数均为1.0。     

稀土铈对镍-钴合金电极的析氢催化性能的影响

采用电沉积方法制备了Ni—Co和Ni—Co(RE)合金电权。通过电化学方法研究了其在7mol/L KOH溶波中的析氢电催化活性。实验发现，与Fe电权相比，Ni—Co和Ni—Co(RE)合金电权的析氢电位正移，其中Ni—Co(RE)合金电权的析氢电位正移250mV。通过扫描电镜和合金镀层成分分析，探讨了稀土饰对Ni—Co合金电权析氢电催化性能的影响。结果表明，稀土饰的加入提高了合金电权在7mol/L KOH溶液中的析氢电催化活性和电化学稳定性。有利于降低槽压，减少能耗。     

不同浓度盐酸刻蚀对钛基锡锑钌氧化物涂层电极活性和寿命的影响

钛基体的酸刻蚀是钛基氧化物涂层电极能否在湿法冶金中应用的关键前处理步骤。采用不同质量分数(5%,10%,15%,20%,25%)的盐酸溶液刻蚀钛基体并制备钛基锡锑钌氧化物涂层电极。通过扫描电镜、电化学工作站及加速腐蚀测试对电极的表面形貌、电催化活性及强化寿命进行了表征,以获得钛基体刻蚀的最佳盐酸浓度。结果表明:随着盐酸浓度升高,钛基体表面腐蚀的程度加深,孔径变大,从纳米级至数微米,扩孔腐蚀起主导作用;随着盐酸浓度的升高,刻蚀后制备的涂层电极的析氧过电位和电荷传递电阻先减小后增大,伏安电量先增大后降低;当盐酸浓度为20%时,刻蚀后制备的涂层电极的析氧过电位最低,其值为274.6 m V(500 A/m^2),电荷传递电阻最低,为0.216 5Ω·cm^2,伏安电量最高,达0.029 9 C/cm^2;在150 g/L H2SO4溶液中以1 A/cm^2的电流密度条件进行加速寿命试验结果显示,浓度为20%的盐酸刻蚀后制备的电极具有最长的使用寿命,其电极寿命为80 h,是浓度为5%的盐酸刻蚀后制备的电极寿命的2.85倍。     

铝基Pb-WC-CeO_2脉冲复合镀层阳极材料的电催化性能

目前,电镀锌工业常用的Ca、Co系铅基合金阳极成本高、性能不佳,不能广泛应用,将WC和稀土CeO2掺杂入铅及其合金可望解决上述问题。采用脉冲电镀在铝基体上制备了Pb-WC-CeO2复合镀层用作阳极材料。考察了正向脉冲参数(平均电流密度Jm,占空比r及正向电流时间ton)及镀液温度对复合镀层在模拟锌电解液中用作惰性阳极时的电催化性能,从节能高效角度优选出了脉冲工艺:Jm=0.12 A/cm2,r=20%,ton=200 ms,温度50℃。在此工艺条件下获得了具有较低析氧电位、较好电催化活性的阳极材料。     

钛基复合镀Pt-ZrO2电极镀层及其析氢电催化性能

为了寻找电化学工业理想的电催化电极,通过复合电沉积技术制备了钛基复合镀Pt-ZrO2电极.测试证明,Pt-ZrO2电极镀层结合力强、硬度高、耐腐蚀和耐热性能优良.钛基复合电沉积Pt-ZrO2电极作为阴极,在300g/L NaCl溶液中(60℃,阴极电流密度300 mA/cm2)电解能降低氢超电势580 mV.结果表明,钛基复合镀Pt-ZrO2电极是优良的析氢电催化电极,电催化性能的增加除了较小的反应电阻外,较大的表面粗糙度也是一个重要因素.     

涂层成分对IrO2（5）TiO2（60）Co3O4（x）RuO2（35—x）／Ti阳极材料析氯…

用电化学和Ｘ射线衍射方法研究了氧化物涂层成分热分解法制备的ＩｒＯ２（５）ＴｉＯ２（６０）Ｃｏ３Ｏ４（ｘ）ＲｕＯ２（３５－ｘ）／Ｔｉ阳极材料析氯速率的影响．ｘ值为０－１３ｍ／ｏ时，氧化物涂层为单相金红石型固溶体，阳极析氯速率随ｘ值增加，ｘ值大于１３ｍ／ｏ时，涂层中出现尖晶石Ｃｏ３Ｏ４第二相，析氯速率随ｘ值下降。