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。     

含Pd-PdO纳米涂层钛阳极的电催化活性研究

从提高钛阳极在析氯环境的电催化活性出发,用溶胶-凝胶法制备了纳米级Pd-PdO/Ti涂层钛阳极。采用XRD分析了涂层的成分及相结构,测试不同烧结温度获得的阳极的电极电位和循环伏安曲线。研究结果表明,Pd-PdO/Ti涂层钛阳极具有极高的析氯电催化活性。     

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℃.     

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Ce掺杂纳米晶Mn-Mo-Ce氧化物阳极及其选择电催化性能

采用阳极电沉积技术制备纳米晶Mn-Mo-Ce氧化物阳极,利用SEM,EDS,XRD,HRTEM,电化学等检测技术及析氧效率测试方法研究氧化物阳极的纳米结构和选择电催化性能,探讨析氧抑氯选择电催化的机理。结果表明:少量Ce掺杂获得了具有网孔状纳米结构的Mn-Mo-Ce氧化物阳极,该阳极在海水中具有99.51%析氧效率的高效选择电催化性能。由于γ-MnO2结构特性优先吸附OH-,抑制Cl-吸附,OH-在Mn4+/Mn3+变价电催化作用下完成析氧,实现选择电催化过程;Ce掺杂增加反应活性,促进吸附与放电过程;活性(100)晶面的晶面间距增大促进OH-的流动和新生O2的逸出,从纳米形貌效应上实现高效析氧抑氯选择电催化性能。     

海水介质中阴极保护用涂层钛阳极的制备及其性能研究

为了提高钛阳极在阴极保护中应用的可靠性和使用寿命,用热分解方法制备了复合金属氧化物(MMO)涂层钛阳极,研究了阳极寿命与基材表面处理、涂敷量、温度、电流密度及涂层损耗率之间的关系.结果表明:基材喷砂增强了钛基体与涂层的结合力,增加涂敷量能够提高阳极寿命,而提高温度和电流密度对阳极寿命有不利影响,阳极涂层损耗率几乎为0.所研制的RuIrTiSnCo涂层钛阳极具有良好的电化学稳定性和较长的寿命,强化寿命达到96 h,约为次氯酸钠发生器标准的5倍,是海水介质外加电流阴极保护中比较理想的辅助阳极.     

S/N共掺杂石墨烯的制备及其电催化性能

采用一步水热法制备了S/N共掺杂石墨烯催化剂材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱、红外光谱以及X射线衍射仪(XRD)对催化剂物理形貌、组成、物相等进行了分析,并利用电化学分析方法对催化剂的电催化性能进行了研究。通过不同的物理表征证明S和N成功地掺杂入石墨烯晶格,共掺杂石墨烯具有典型的石墨烯形貌。掺杂石墨烯的高电催化活性是源于对石墨烯进行S和N的掺杂后仍然具有高比表面积及石墨烯本身所特有的一些性质。该掺杂石墨烯在0.1 mol/L的KOH溶液中对氧进行催化还原时,无论是起始电位、半波电位、还是极限电流密度,都可与商业生产的贵金属催化剂相媲美,说明S/N共掺杂石墨烯在氧还原催化活性上可被用来替代当前所使用的贵金属催化剂。     

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.     

Bi-SnO2/GO电催化膜的制备及其性能研究

采用电化学-水热法,以聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜为支撑,制备Bi掺杂SnO_2修饰氧化石墨烯(GO)的电催化膜(Bi-SnO_2/GO),通过SEM、TEM、EDS、XRD、LSV、EIS、CV等手段对其结构及性能进行表征,并考察了其对水中大肠杆菌的去除效果.结果表明,当Bi/Sn摩尔比为1∶15、电沉积电压为2.0 V时,制备的Bi-SnO_2/GO催化膜的析氧电势为1.75 V,Bi-SnO_2/GO膜表面均匀分布着纳米Bi-SnO_2粒子,粒子尺寸约为10.4 nm,Sn和Bi元素的质量分数分别为11.28%和3.59%;当外加直流电压为2.5 V且连续运行5 h时,Bi-SnO_2/GO催化膜对水中大肠杆菌的去除率达到96.82%,表明Bi掺杂SnO_2显著提高了GO基电催化膜的电性能及对大肠杆菌的去除性能(～62.0%).     

钛基钛锡钌锰纳米涂层的制备

采用热分解法制备了不同温度和元素含量配比的电解二氧化锰Ti/TiSnRuMn阳极纳米涂层.用XRD和SEM分析涂层的成分、结构和形貌,用循环伏安曲线和电位曲线评价涂层的电催化性能和使用寿命.结果表明,制备的涂层为均匀、单一的金红石固熔体结构.温度为500℃时,涂层表面裂纹最多,电催化性能最好;提高Ru与Ti以及Sn与Mn的含量比,涂层的表面裂纹逐渐减少.添加Mn能提高涂层的电催化性能,但改变Sn与Mn的含量比,涂层电催化性能变化不明显;而当Ti∶Ru＝2∶3时,涂层电催化性能最好,涂层的加速电解时间为870min.     

Ti^3＋掺杂SiO2／甲基三乙氧基硅烷复合薄膜的制备

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法,以正硅酸乙酯TEOS/甲基三乙氧基硅烷(MTES)为先驱物,浓盐酸为催化剂,制备了掺杂不同三氯化钛(TiCl3)浓度的SiO2/MTES复合薄膜.采用荧光分光光度计、扫描探针显微镜、红外光谱仪、X光衍射仪等仪器对膜层性质进行了分析.结果表明,掺杂4%、3%、2%、1%TiCl3的SiO2/MTES复合薄膜分别在250nm附近有一弱激发峰,294nm附近有一强激发峰,在393nm附近出现一强发射峰;掺杂3%的复合薄膜荧光发射强度达到值最大.与Ti3 掺杂的常规SiO2薄膜比较,Ti3 掺杂的SiO2/MTES复合薄膜的荧光强度更稳定.     

烧结温度对Ti/RuO2-TiO2电极表面形貌、电催化活性和寿命的影响

为研究热氧化分解温度对钛基RuO2-TiO2电极表面形貌、电催化活性和寿命等的影响,将三氯化钌和钛酸丁酯混合溶液在不同温度下烧结制备Ti/RuO2-TiO2阳极.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、循环伏安(CV)曲线、线性扫描伏安(LSV)曲线和加速寿命试验等表征方法研究烧结温度对Ti/RuO2-TiO2电极表面形貌、物相、电催化活性和寿命等性能的影响.结果 表明:随着烧结温度的增加,电极涂层表面的组织结构和形貌以及电极的电催化活性和稳定性发生明显变化.随着煅烧温度的升高,制备的电极电催化活性总体呈现减小的趋势.温度低于450℃制备的电极稳定性和电催化活性较好,高于450℃制备的电极稳定性和电催化活性较差.450℃时制备的电极稳定性最好,电催化活性仅次于420℃,析氯电位为1.087 V.     

Highly Electrocatalytic Activity of RuO2 Nanocrystals for Triiodide Reduction in Dye‐Sensitized Solar Cells

Dye‐sensitized solar cells (DSCs) are promising alternatives to conventional silicon devices because of their simple fabrication procedure, low cost, and high efficiency. Platinum is generally used as a superior counter electrode (CE) material, but the disadvantages such as high cost and low abundance greatly restrict the large‐scale application of DSCs. An efficient and sustainable way to overcome the limited supply of Pt is the development of high‐efficiency Pt‐free CE materials, which should possess both high electrical conductivity and superior electrocatalytic activity simultaneously. Herein, for the first time, a two‐step strategy to synthesize ruthenium dioxide (RuO₂) nanocrystals is reported, and it is shown that RuO₂ catalysts exhibit promising electrocatalytic activity towards triiodide reduction, which results in comparable energy conversion efficiency to that of conventional Pt CEs. More importantly, by virtue of first‐principles calculations, the catalytic mechanism of electrocatalysis for triiodide reduction on various CEs is investigated systematically and it is found that the electrochemical triiodide reduction reaction on RuO₂ catalyst surfaces can be enhanced significantly, owing to the ideal combination of good electrocatalytic activity and high electrical conductivity.     

SiO2f/SiO2-BN复合材料的制备及其性能

以石英纤维预制件和硅溶胶为原料,采用溶胶-凝胶法制备了SiO2f/SiO2复合材料,在此基础上用尿素法制备了SiO2f/SiO2-BN复合材料,并对其力学性能和介电性能进行了测试.结果表明,随着工艺循环次数的不断增加,复合材料的密度随之提高,但增长速度逐渐减慢.三次循环后,SiO2f/SiO2-BN复合材料密度达1.8...     

Electrochemical degradation of phenol using electrodes of Ti/RuO(2)-Pt and Ti/IrO(2)-Pt

Electrochemical degradation of phenol was evaluated at two typical anodes, Ti/RuO(2)-Pt and Ti/IrO(2)-Pt, for being a treatment method in toxic aromatic compounds. The influences of current density, dosage of NaCl, initial phenol concentration on electrochemical phenol degradation were investigated. It was found that Ti/RuO(2)-Pt anode had a higher oxygen evolution potential than Ti/IrO(2)-Pt anode, which will increase the current efficiency for electrochemical degradation, and the instantaneous current efficiency (ICE) was relatively higher at the initial time during phenol electrolysis. HOCl formed during electrolysis would play an important role on the oxidation of phenol. For the Ti/RuO(2)-Pt anode, phenol concentration decreased from around 8mg/L to zero after 30min of electrolysis with 0.3g/L NaCl as supporting electrolyte at the current density of 10mA/cm(2). Although phenol could be completely electrochemical degraded at both Ti/RuO(2)-Pt and Ti/IrO(2)-Pt anodes, phenol degradation was slower at the Ti/IrO(2)-Pt anode than at the Ti/RuO(2)-Pt anode due to the fact that passivation was to be found at the Ti/IrO(2)-Pt anode.     

多孔SiO2与TiO2复合纳米材料的制备及光催化性能

在溶胶水热法所合成的锐钛矿相TiO₂纳米晶基础上,利用模板剂调制的SiO₂溶胶进一步合成了多孔SiO₂与TiO₂复合纳米粒子,重点研究了复合SiO₂对纳米锐钛矿相TiO₂热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,复合SiO₂提高了纳米锐钛矿相TiO₂的热稳定性,经过900℃热处理后的TiO₂仍然具有以锐钛矿相为主的相组成.在光催化降解罗丹明B实验过程中,经过高温热处理的复合纳米材料表现出优于Degussa P25 TiO₂的活性,这主要与其锐钛矿相结晶度提高和具有较大比表面积等有关.     

沿[111]方向择优生长Pt/Ti电极制备及析氯电催化活性

针对目前低浓度氯化钠电解过程中存在的氧化物尺寸稳定阳极(DSA)使用寿命短以及Pt电极使用量高的问题, 本研究通过磁控溅射法制备了具有沿[111]方向择优生长的Pt/Ti电极。SEM结果显示, 磁控Pt表面平整, 分散均匀, 粒度大小为10 nm; 通过XPS表征, 未见到基体Ti的特征峰, 说明其表面覆盖度好。电化学循环伏安曲线(CV)显示, 磁控Pt的电化学面积最小, 仅为1.08 cm², 接近电极表观面积; 磁控Pt氧区吸附电量和氢区吸附电量的比仅为0.83, 说明其对氧吸附能力较差, 不利于发生析氧反应。在单位电化学面积上, 当电极电势为1.6 V时, 磁控Pt的析氯电流达到0.085 A/cm², 分别是电沉积Pt和热分解Pt的3.27和49.0倍, 说明磁控Pt单位活性位点上具有很高的析氯反应活性。在此基础上, 进一步研究表明磁控Pt电极析氯反应的Tafel斜率为44.3 mV/dec, 其析氯反应机理符合Volmer-Heyrovsky机理, 速控步骤为电化学复合脱附步骤。     

RuO2/聚吡咯复合电极的制备及性能

通过热分解法及电化学聚合法的复合工艺制备了RuO2/聚吡咯(PPy)电极材料。使用涂覆热分解法于260℃热处理3h制备得RuO2薄膜,通过电化学聚合法把PPy粒子沉积在RuO2薄膜上。XRD表明该复合物为非晶相;红外光谱测试揭示了相对应离子结合在复合物中;SEM揭示了PPy粒子的增长规律。循环伏安及恒流充放电测试了该复合电极的电化学性能。沉积时间<25min时,复合电极的电容量与沉积时间呈递增关系;沉积时间>25min时,复合电极的电容量与沉积时间呈递减关系。复合电极的比电容则随沉积时间的增加而减小。沉积时间为25min时,其比电容为471F/g。RuO2/PPy电极循环稳定性较好。     

RuO2/CuO复合电极材料的制备及其性能研究

分别采用溶胶-凝胶法和低热固相反应法制备无定型水合RuO2和CuO粉末,进而制备了不同含量的RuO2/CuO复合电极,用扫描电镜对复合电极的形貌进行表征,并对复合电极进行循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等电化学性能测试,结果表明,RuO2/CuO复合有助于获得较细颗粒和改善RuO2的阻抗特性。当CuO的含量为30%(质量分数)时,在38%的H2SO4溶液中,扫描速度为5mV/s时,复合电极的比电容为513F/g,内阻为0.361Ω,且在经过400次充放电后,比容量仍保持91.4%,可作为较理想的超级电容器电极材料。