硫酸溶液中铅系析氧阳极的应用研究

本文对铅及铅－锑合金在硫酸水溶液中作析氧阳极的氧化特点、腐蚀行为及极化特性进行了研究。结合硝基苯电解还原制对氨基苯酚这一过程，在这实验室小试及工厂中试的基础上，讨论了该类阳极加工，维护及操作等问题。     

Co3O4/MoS2@TM异质结电极的制备及其析氧性能研究

电解水是一项有前景的大规模生产绿色氢能的技术。然而由于析氧反应(OER)的内在动力学缓慢,阻碍了这种能量转换技术的发展。这就需要高活性且稳定的电催化剂。因此本文采用简单的两步水热合成法在钛网上构筑了具有自支撑的异质结构Co_3O_4/MoS_2。所制备的Co_3O_4/MoS_2异质结催化剂在1 M KOH溶液中具有优异的OER催化性能,当电流密度达到10 mA·cm~(-2)时,所需过电势为306 mV,相应的塔菲尔(Tafel)斜率为51 mV dec~(-1)。催化剂表现出优异的OER催化活性源于异质结构以及Co_3O_4和MoS_2的协同作用。本工作为合理设计高效、低廉的复合型催化剂提供了有效的策略。     

醋酸锰体系中钛材电沉积MnO2阳极的析氧催化性能

目前,对钛材在醋酸锰[Mn(CH3COO)2]电解液中电沉积MnO2层作析氧催化材料的研究还不充分.通过X射线衍射确定了MnO2沉积层的晶型,用扫描电镜观察了其表面形貌;以循环伏安、极化曲线和电化学阻抗等方法测试了钛材MnO2沉积层电极的电化学性能,探讨了MnO2沉积层电极的结构、形貌与电催化性能的关系.结果表明:醋酸锰电解液中MnO2电沉积速度较快,用其制备的阳极析氧电催化性能较好.     

氧化物热电材料的研究与进展

介绍了热电材料的基本原理,着重分析了几种p型氧化物热电材料的研究现状,阐述了氧化物热电材料在发电方面的应用前景和提高材料品质因子(Z)的紧迫性.     

Co2Ni1O4/不锈钢复合材料的制备及其电催化析氧性能

电解水包括析氢反应(HER)与析氧反应(OER),由于OER是复杂的4电子转移过程,制作出具有优异耐久性的高活性的非贵金属OER电催化剂对于电解水至关重要。为了降低成本,选择304型不锈钢网(SS)作为基体,使用电沉积的方法制备钴-镍双氢氧化物,利用真空煅烧的方法制备钴-镍氧化物。使用XRD、SEM、TEM、XPS和电化学工作站对Co₂Ni₁O₄/SS复合材料的晶体结构、形貌和电催化OER性能进行了研究。结果表明:电沉积制备的钴-镍双氢氧化物煅烧之后转变成尖晶石结构的钴-镍氧化物;在不锈钢表面成功合成了大量密集的层状结构;在1.0 mol/L KOH电解液中,Co₂Ni₁O₄/SS电极表现出优异的OER电催化性能,达到10 mA·cm?2电流密度时所需要的过电位仅为240 mV,Tafel斜率为53.92 mV·dec?1,并且表现出优异的稳定性。      

元素掺杂Mn复合氧化物阳极电解海水的催化性和稳定性

主要研究阳极电沉积法制备的掺杂Mo、Fe、V等不同元素Mn复合氧化物电极电解海水过程中的电催化活性和稳定性。阳极电沉积法制备了MnMo,Mn-Mo-Fe,Mn-Mo-V和Mn-Fe-V 4种不同元素掺杂的Mn复合氧化物阳极材料。X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和析氧效率分析表明,Mn-Mo、Mn-Mo-V、Mn-Mo-Fe、Mn-Fe-V阳极材料均为γ-MnO2晶型,初始析氧效率均可以达到99%以上;电解海水过程中Mn-Fe-V阳极最稳定,能保持较高的析氧效率,电极析氧效率下降的主要原因是阳极表面的溶解和剥落。     

铱钽氧化物阳极涂层的研究

本文选用IrO₂为电催化活性物质,并添加Ta₂O₅为稳定性氧化物,采用热沉积的方法制备了一系列钛基阳极,研究了氧化温度、涂层含钽量、涂液溶剂对电极的析氧反应催化性能,以及在强酸溶液中的钝化寿命的影响．同时利用X射线衍射、电子探针扫描电镜对涂层进行了结构组成和外部形貌的表征．电极活性与涂层中IrO₂－TiO₂固溶体的结构和IrO₂针状细晶的数量有关,高温氧化涂层中钽氧化物的存在则可以大大提高电极寿命．     

Co3O4与膨胀石墨自组装的多面体复合物作为锂离子电池阳极材料

作为锂离子电池的负极材料,Co₃O₄因其具有890 mA·h/g的高理论比容量而备受关注。本文通过简单的化学溶液法和热处理制备了Co₃O₄与膨胀石墨(EG)自组装的多面体复合材料(Co₃O₄-EG)。当用作锂离子电池的负极材料时,EG与Co₃O₄质量比为1∶3的Co₃O₄-EG复合材料电极在0.1 C的电流倍率下经过400次循环后的可逆容量仍高达418 mA·h/g,高于其他Co₃O₄-EG复合材料(质量比1∶4循环190圈后容量为273 mA·h/g,质量比1∶5循环135圈后的容量为329 mA·h/g),且所有Co₃O₄-EG复合材料的放电容量均高于纯Co₃O₄(400圈循环后容量为40 mA·h/g)。Co₃O...     

ZnO增强MxCo3-xO4电催化析氧性能研究

氢能因热值高、燃烧产物无污染等优良特性,成为目前新型能源研究的焦点,有望成为化石能源的理想替代品。电催化水分解作为最具前景的氢气制备方法,包含两个半反应:析氧反应(OER)和析氢反应(HER)。其中OER目前主要采用贵金属作为催化剂,但其高成本极大地限制了电催化产氢的工业化。基于Co 3O 4的Co基掺杂氧化物具有成本低廉、催化活性高且稳定性强等优良特性。目前对于Co基掺杂氧化物的研究主要集中于探究掺杂不同金属元素(Zn,Ni,Fe等)对其催化活性的影响,极少研究掺杂惰性氧化物对其催化活性的影响。合成了一种CoFeNiZn复合氧化物,且具有优良的电催化活性和稳定性。在1 mol/L KOH的电解液中,10 mA/cm 2的电流密度下,CoFeNiZn复合氧化物过电势(η10)为310 mV,塔菲尔斜率(Tafel slope)为40 mV/dec,相比原始CoFeNi氧化物(η10为400 mV)过电势降低了90 mV。CoFeNiZn催化剂催化性能的提高主要是由于以惰性ZnO作为基质可有效地分散催化活性物质,并充分暴露CoFeNi氧化物的催化活性位点。这一基于催化材料掺杂非活性物质提高催化剂催化活性的发现可以为现有催化剂开发提供新的思路。     

Pb-0.3%Ag/Pb-Co_3O_4复合惰性阳极材料的电化学性能EI北大核心CSCD

在Pb-0.3%Ag合金基体表面制备了Pb-0.3%Ag/Pb-Co_3O_4复合惰性阳极材料,研究了不同正向脉冲平均电流密度(2-5A·dm^(-2))和镀液中Co_3O_4颗粒浓度(10-40 g/L)下制备的复合惰性阳极材料电化学性能,在50 g·L^(-1)Zn^(2+),150 g·L^(-1)H_2SO_4,35℃溶液中测试了阳极极化曲线、循环伏安曲线和塔菲尔曲线,获得了析氧动力学参数、伏安电荷、腐蚀电位和腐蚀电流。结果表明:在3 A/dm^2正向脉冲平均电流密度和30 g/LCo3O4颗粒浓度下制备的Pb-0.3%Ag/Pb-Co_3O_4复合惰性阳极材料具有较高的电催化活性,较低的析氧过电位,较好的电极反应可逆性和耐腐蚀性。在500 A/m^2测试电流密度下的析氧过电位为0.891 V,比Pb-1%Ag合金降低280 mV;伏安电荷q~*为0.725 C·cm^(-2),比Pb-1%Ag合金提高26.5%;腐蚀电流也明显低于Pb-1%Ag合金。复合惰性阳极材料活性表面积大,活性物质数量多提高了在[ZnSO_4+H_2SO_4]溶液中的析氧电催化活性。沉积层晶粒细小而均匀,组织结构致密,真实表面缺陷少提高了耐腐蚀性。     

CeO_2对Ti/RuO_2(0.5)-Co_3O_4(0.5)电极电催化性能的改进作用

为了改进Ti/RuO_2(0.5)-Co_3O_4(0.5)电极的析氧催化性能,采用热分解法在400℃下制备了稀土Ce改性Ti/RuO_2(0.5)-Co_3_O_4(0.5)氧化物电极,对稀土Ce掺杂量进行了优化.通过开路电压、循环伏安及极化曲线研究了电极在1.0 mol/L KOH溶液中的析氧催化活性.结果表明:稀土Ce掺杂可明显提高电极伏安电荷量、内外活性表面积及电极表面粗糙度,同时能降低析氧反应表观活化能;当其掺杂量为10:4时电极性能最佳,伏安电荷量和表面粗糙度分别高达806 mC/cm~2和3 047.83,析氧反应表观活化能低至15.74 kJ/mol.这主要是稀土Ce具有孔引发剂的作用,可提高活性氧化物晶粒的分散性,使电极活性表面积增加,改善了析氧催化活性.     

金属及活性氧化物表面的析氧电催化活性

不同的金属及活性氧化物表现出析氧电催化活性上的差异。电极的析氧活性由电催化剂的自身材料因素与电极的活性表面积决定。在本文中对由材料因素引起的析氧电催化活性的内在差异、电催化活性与材料的其它相关物理化学参数间的关联进行介绍。重点介绍决定金属及氧化物析氧活性的“氧化物对控制”理论。     

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。     

原位相转化反应制备的金属/金属氧化物用于析氧反应

金属/金属氧化物复合材料凭借其独特的界面和电子结构已被广泛设计合成,并应用于碱性溶液中电催化析氧反应的电催化剂.然而,如何设计并获得丰富的金属/金属氧化物界面和均匀分散的金属相仍是一个挑战.此外,金属和金属氧化物在增强电催化活性方面的协同机理依然不清晰.本文以金属氧化物为基体,通过锂诱导的转化反应,制备了具有丰富界面和...     

氧空位超薄Co2AlO4纳米片的合成及其增强电催化氧析出反应（英文）

本文报道了通过脱合金和后续退火工艺合成一种新型超薄二维尖晶石结构的Co2Al O4纳米片.通过温和的溶剂热还原法将氧空位缺陷引入Co2Al O4纳米片中,使得电化学表面积增大,活性位密度变高,钴原子得到电子而产生更多的空轨道.这些空轨道有利于接受水分子中氧原子的孤对电子,促进水分子的活化.含有氧空位的超薄Co2Al O4纳米片在10 m A cm^-2时的过电位为280 m V,塔菲尔斜率为70.98 m V dec^-1.此外,其在碱性溶液中也表现出显著的稳定性,并且优于多数已报道的Co3O4电催化剂.该工作为制备高效的可持续新能源材料提供了新思路.     

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。     

形貌控制合成高电催化活性的铂系纳米催化剂

形貌控制合成高电催化活性的铂系纳米催化剂一直是燃料电池的研究热门。树枝状结构提高了电催化活性和利用率,多组分体系降低了成本。对比多种化学合成方法,提出了合成高性价比树枝状铂系纳米催化剂的突破点。     

无Co混合导电型陶瓷透氧膜的制备和性质研究

首次合成了Ｓｒ１０－ｎ／２ＢｉｎＦｅ２０Ｏｍ（ｎ＝２，４，６，８，１０等）系列氧化物透氧膜，它们具有较高的透氧能力，其中，样品ｎ＝１０在１１００Ｋ时的透氧率为０．９０ｍｌ（ＳＴＤ）／（ｃｍ２·ｍｉｎ），比Ｓｒ１－ｘＢｉｘＦｅＯ３高约两倍．Ｓｒ１－ｘＢｉｘＦｅＯ３（ｘ＝０．１，０．３，０．５）系列的透氧率随Ｂｉ含量增加而增大．通过两个系列氧化物的ＸＲＤ和化学组成的对比，发现Ｂｉ离子含量和晶格空位浓度对透氧能力大小起决定性作用．     

电解水析氢电极材料的研究新进展

电解水是实现工业化廉价制备氢气的重要手段,为减小阴极过电位,降低能耗,研究具有高电催化活性的阴极析氢材料具有重要的意义。影响析氢材料电催化活性的因素主要有能量因素和几何因素,围绕着这两个主要因素,综述了电解水析氢电极材料的最新研究进展,并对析氢电极材料的发展趋势进行了展望。