MgCl_2-NaCl-KCl-CaCl_2熔盐体系中铁离子的电极过程研究

本工作用化学平衡法研究了本熔盐体系中铁离子的存在价态。证明:在P_(c12)→O时,FeCl_3几乎全部分解。在P_(c12)=1atm时,Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)=1.36(700℃)。温度升高,Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)减小。 用循环伏安法研究了铁离子在本熔盐体系中的电极反应的动力学特点。实验证明,阴极反应Fe(Ⅱ) 2e→Fe(O)受离子扩散控制,其表观活化能为12.9±2.4KJ/mol,Fe(Ⅱ)的扩散系数为(4.31±0.79)×10~(-5)cm~2/s。阳极反应Fe(Ⅱ)-e→Fe(Ⅲ)也受离子扩散控制,且其产物Fe(Ⅲ)随即迅速分解。因此,铁离子的交价对电解除铁的电效影响不大。电解除铁的实验室实验证实了上述结果,并找出:镁与铁共同析出是降低除铁电效的主要原因;电解除铁的较好条件为:700℃,阴极电流密度为0.2A/cm~2,阴极区氯分压应尽可能低。在这些条件下,电效可达70％。     

铁在近中性溶液中的阳极钝化——旋转盘-环电极暂态技术的应用

本文使用旋转盘一环电极的暂态技术——电位阶跃和线性电位扫描技术,研究纯铁在近中性溶液(pH8.4硼酸钠缓冲溶液)中的阳极行为及阴极过程。发现铁的阳极过程主要是生成表面氧化物,钝化是表面相氧化物形成的结果。在稳态钝化区电位范围,i—V图阳极支出现稳态极化曲线所没有的第二波,第二波的峰电流正比于电位扫描速度的一次方,推导出表面价态变化反应,Fe_(surfacc)~(2+)→Fe_(surface)~(3+)的动力学方程予以解释;且证明钝化膜的成分先是Fe~(2+)和Fe~(3+)离子共存,Fe~(3+)离子的含量随电位而变,在一定电位区中将可能只包含Fe~(3+)离子,在更正的电位,膜中出现高价的铁离子(或铁离子缺陷)。(钝化膜的还原主要包括三个阶段:高价铁离子的还原,表面价态变化,及溶液相中Fe~(2+)离子的阴极还原。文中对目前已提出的铁在近中性溶液中阳极钝化的机理和钝化膜的物理模型也作简要的评介。     

多孔TiO_2/FTO纳米有序阵列膜的可控生长研究

用脉冲激光沉积(PLD)技术在导电玻璃(FTO)衬底上沉积Ti膜,采用电化学阳极氧化方法,细致研究了FTO衬底上多孔TiO2纳米有序阵列膜的可控生长.结果表明,恰当的阳极电压对形成高度有序、孔径均匀的多孔TiO2/FTO阵列膜至关重要;通过优化的工艺参数,借助阳极氧化过程中各阶段电流-时间(I-t)曲线的准确判断,可实现对多孔TiO2阵列膜生长过程的有效控制,制备出高质量的多孔TiO2/FTO阵列膜.     

铝的壁垒型阳极氧化膜的透射电镜观察

发现了(NH_4)_2MoS_4水溶液中可生成铝的壁垒型阳极氧化膜。用超薄切片,透射电镜结合离子注入惰性原子标记层的技术对膜的形貌、成分和生长过程中的离子迁移进行了观察和分析;用EDAX分析方法来探测到膜中含有溶液阴离子的成分,阳极氧化过程中膜在基体/膜界面和膜/溶液界面同时生长。阳极氧化的电流密度为1.0mA/cm~2时,Al~(3+)离子的表观迁移率为0.44。     

PbO_2/Ti阳极氧化苯酚的有效电流表征及阶段反应动力学

采用X线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)对以电镀法制备的PbO_2/Ti阳极进行表征,以阳极氧化电流占比系数γ描述苯酚氧化与析氧反应之间的影响机制,并基于法拉第定律建立描述有机物氧化进程的通用阶段反应动力学模型;在不同电流密度和进水流量条件下进行苯酚阳极氧化实验。研究结果表明:电极表面晶相主要为β-PbO_2,晶粒平均直径为50.23 nm,形成的团聚体粒径在5~10μm之间。PbO_2/Ti阳极析氧电位约为1.78 V;液相中苯酚的存在可抑制氧气析出,且析氧反应电阻由无苯酚情况下的148.3?增大至195.9?。回归分析和F检验结果证明理论预测值与实验数据之间具有一致性。     

银离子对Mn_2__Cr_3_阳极氧化过程的催化

在硫酸介质中铂阳极上Ag~ 对于Cr~(3 )和Mn~(2 )的氧化有一种很有效的催化作用.在Ag~ -e→Ag~(2 )氧化峰的电位处,Mn(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)放催化氧化的电流效率皆高,其电流为为Mn~(2 )、Cr~(3 )离子向电极表面的扩散过程所控制.选择适当的条件,Mn(Ⅱ)被催化氧化的产物可以是Mn~(3 )、MnO_2和MnO_4~-.在相转移催化剂的存在下,这—Cr_(2)O_7~(2-)的阳极再生过程曾和有机溶剂中进行的有机物氧化过程联用,结果表明苯甲醇向苯甲醛、蒽向蒽醌的转化率是高的.     

LY12铝合金复合氧化膜在硫酸锌溶液中交流电沉积行为研究

通过示波器跟踪检测LY12铝合金硫酸-磷酸复合氧化膜在硫酸锌溶液中交流电沉积过程的电流变化,考察了锌离子在复合膜中的反应历程.实验结果表明:接通电源后的一段时间内,阴、阳极峰值电流变化剧烈,变化趋势相似,而且阴极的峰值电流比阳极峰值电流大;随后阴、阳极峰值电流逐渐趋于一致;交流电沉积过程中复合膜颜色发生变化,锌沉积到复合膜孔中.LY12铝合金复合氧化膜在硫酸锌溶液中沉积300s时,锌沉积量为31.404μg/cm2,主要分布在复合膜孔底约2μm范围内.锌在复合膜孔中的沉积量与沉积时间呈对数关系.     

多壁碳纳米管负载钯催化剂对乙醇氧化的电催化活性

以浓硝酸处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体,采用水热法,用硼氢化钠还原pd2+-EDTA络合物,制得MWCNT负载的纳米钯催化剂(Pd/MWCNT).扫描电子显微镜(SEM)显示,纳米钯颗粒形成三维立体网状结构.利用循环伏安(CV)和计时电流法(CA)法,研究了碱性溶液中Pd/MWCNT催化剂对乙醇氧化的电活性.结果表明,与晶体Pd电极相比,Pd/MWCNT电极对乙醇的电化学氧化具有较高的催化活性,表现为较高的阳极氧化峰电流和强的抗毒化能力.通过不同电位范围、不同扫速以及不同乙醇浓度的CV研究,探讨了乙醇在Pd电极上的催化氧化机理和动力学特征.     

化学镀中金属对异丙胺甲硼烷阳极氧化的催化活性

本文研究了在硼酸和柠檬酸盐溶液中,异丙胺甲硼烷(IPAB)在金、铂和镍电极上的阳极氧化.着重研究IPAB作还原剂与化学镀中三种金属的催化活性,由三种金属电极的极化曲线分别求出了特征电位、表观活化能、稳定电位.由阳极氧化的电流-电位曲线探讨了IPAB的浓度、溶液的pH值和温度对阳极氧化的影响.在阳极电流密度为1.0×10~(-4)A/cm~2时,由特征电位值计算得出的三种金属对异丙胺甲硼烷阳极氧化的催化活性顺序为:Ni>Au>Pt.此结果与由求得的表观活化能所推论的结果相一致.     

Q235扁钢接地材料杂散电流腐蚀行为研究

针对接地网服役过程中的杂散电流腐蚀问题,在模拟交、直流杂散电流干扰条件下,研究了Q235扁钢接地材料的腐蚀行为,利用扫描电镜(SEM)和X线衍射(XRD)等方法研究了材料的腐蚀形貌及腐蚀产物,分析了材料的电位、电流变化规律及腐蚀失重.结果表明:杂散电流腐蚀具有集中腐蚀特征,腐蚀产物层疏松多孔,有明显裂纹、分层、脱落现象,对基体不具有保护作用,腐蚀产物主要成分为Fe₃O₄和Fe₂O₃;失重测量结果显示,杂散电流存在时Q235扁钢腐蚀速率会大大增加,同等电流密度下,直流杂散电流腐蚀速率约为交流杂散电流的18倍;杂散电流腐蚀具有明显的电解腐蚀特征,电流流入金属构件部位成为阴极而受到保护,相反电流流出的部位成为阳极而受到腐蚀.     

含硅氧交联网聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯双极膜在电还原丙烯腈中的应用

利用两室型聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)双极膜电渗析法将丙烯腈还原制备丙烯胺,探讨操作电压,丙烯腈质量浓度,pH值,反应温度等工艺参数对转化过程的影响.实验结果表明,以石墨电极为阳极,铅为阴极,阴极液pH=3,质量分数为2.3%的丙烯腈,质量分数为4%的磷酸二氢钠为支持电解质,体积分数为10%的硫酸溶液为阳极液,电流密度为10.5mA/cm2,25℃反应200min,丙烯胺的转化率为73.2%.     

铂阳极在冰晶石-氧化铝溶液中的过电压

本文采用连续脉冲技术和电位扫描法研究了铂阳极上的过电压和反应机理,实验发现,在电流密度0.078～1.5A/cm~2的范围内过电压与电流密度的关系符合Tafel方程:η=0.22+0.21lgi (Ⅴ)此结果与Thonstad所观察的结果比较一致,但与Drassbach的数据相距较远,在实验的基础上,讨论了反应的控制步骤和反应历程,认为过电压由活化极化所引起,反应按复合脱附历程进行: 上述结论由残余电动势法和电位扫描法进一步证明,在实验中还观察到在铂阳极上也可以发生阳极效应,这在文献中还未见报道,但是铂阳极上的临界电流密度相当高,当氧化铝浓度饱和时为60A/cm~2。     

CNTs气体电极高效产H2O2及在直接蓝脱色中的应用

以碳纳米管等气体电极为阴极，石墨为阳极，构成电化学体系现场产生H2O2，考察电流密度对H2O2产生量的影响．结果表明：pH值为7、电流密度为20mA／cm^2、曝气量为1．3L／min时，通电1h，CNTs气体电极H2O2产生量为1036mg／L，是活性炭气体电极的1．7倍．以CNTs气体电极为阴极，Sb-SnO2／Ti电极为阳极，阴阳极联合降解直接蓝染料，60min脱色率达96％，且反应符合拟一级反应动力学．     

碳原子线修饰电极对尿酸的电催化作用

通过循环伏安法和差分脉冲伏安法研究了碳原子线（CAW）修饰电极对尿酸电化学反应的催化作用.研究发现,在含有0.5 mmol/L尿酸的pH=6.8的0.1 mol/L PBS缓冲溶液中,尿酸在CAW修饰电极上的氧化峰电位比裸玻碳电极上的氧化峰电位负移0.049V,而氧化峰电流ipa比裸玻碳电极增加了3.96倍,说明碳原子线修饰电极对尿酸的电化学过程具有很好的催化作用.     

质子交换膜燃料电池阳极钝化现象研究

在组装的单体质子交换膜氢氧燃料电池系统上，用线性电位扫描法研究了不同电池温度和湿度下的阳极极化行为．发现发生钝化的输出槽压约为0．6V，输出功率在最大值附近时，阳极产生钝化现象．钝化的起因是阳极铂催化剂氧化形成铂氧化物的结果．提高电池的工作温度和湿度，都加速了燃料电池阳极的钝化．     

苯在铂电极上的电化学行为

用循环伏安法，在1mol/L硫酸水溶液和含10^-3mol/L苯的1mol/L硫酸水溶液中对铂电极行为进行了测试；分析了电极过程中产生的氧、氢和苯及其氧化产物在电极表面的吸附特性以及苯的电极反应的可逆性和氧化步骤，提出了在酸性介质中，阳极过程苯发生化学吸附，阴极过程发生物理吸附，氧化反应步骤是不可逆电化学活化为控制步，后继过程为快速化学步。     

金属陶瓷惰性阳极铝电解扩大实验研究

用新研制的铝电解金属陶瓷材料做铝电解阳极,在摩尔分子比为2 8、饱和氧化铝浓度的冰晶石系电解质中进行100A电流电解实验,电解温度为960℃,阳极电流密度为1 0A/cm2·实验结果表明,该金属陶瓷阳极具有优良抗热震性的同时显示出优良的抗氧化耐冰晶石熔盐腐蚀性能,阳极年腐蚀速率为24mm/a,阴极铝的质量达到98%·使用铝参比电极测得在960℃下该阳极的反电动势为2 2V·经奥氏气体分析仪检测表明,释放出的阳极气体中氧气的含量为98%～100%·     

添加剂对于炭阳极活性的影响

通过测定加入锂盐的预焙炭阳极的极化曲线,表明锂盐的存在降低了铝电解的阳极过电压;极化曲线的Tafel方程分析表明,锂盐增加了炭阳极在电解铝过程中的活性·通过浸渍锂盐的活性石墨阳极的极化曲线的测定表明阳极过电压的降低主要是反应过电压降低所致,气膜过电压的测定证明了锂盐能够改善阳极与电解质的湿润性,从而降低阳极气膜过电压     

铝电解中的电极过程——Ⅰ. 阳极过程

研究了铝电解中的阳极反应、阳极过电压、电解质对炭电极的湿润性、双电层电容、交流阻抗、阳极效应等阳极过程,得出了可以相互证明的结论.①在阳极区可发生5个电化学反应,阳极产物分别是CO,CO2,COF2,CF4和F2;②在电流密度为0.02～1.2A/cm2范围内符合Tafel方程*反应控制步骤为化学反应CxO·O分解反应的迟滞,反应级数为0.5级;③测量了冰晶石-氧化铝熔体在石墨电极上的湿润性和双电层电容.发现在1.0V左右,湿润角有一最大值,双电层电容有一最小值,因此认为此电位为零电荷电位;④提出了发生阳极效应的新机理*认为当电解质中Al2O3质量分数＜2%时,是F-离子放电引起的阳极效应,而当Al2O3质量分数＞2%时,阳极效应的发生是因为阳极气体的阻塞     

大型铁酸镍基金属陶瓷惰性电极电解腐蚀研究

采用热压法制备了D150mm×20mm的铁酸镍基金属陶瓷惰性阳极,进行100A规模电解试验·在900℃下,通以100A电流,进行了24h的电解实验,在整个过程中槽电压比较稳定,表现出良好的导电性能·对电解后阳极试样进行电子显微分析,发现电解质对阳极的腐蚀主要有两个过程:首先是AlxOyF(2y+z-3x)-z离子在阳极放电,生成的氧与阳极中的金属发生氧化反应,产生的金属氧化物溶解在电解质熔盐中;其次阳极反应生成的AlF3沉积在阳极中的空隙中·研究认为阳极腐蚀层的热膨胀系数与阳极基体不同,而引起在阳极冷却过程中表面起层、剥离的现象·初步折算的阳极腐蚀速率为18mm/a·