添加剂对全钒液流电池电解液的影响

采用化学还原法由V2O5制备了V(Ⅳ)、V(Ⅲ)离子硫酸溶液,结合原子发射光谱法测定了多种添加剂对钒离子浓度的影响,并采用循环伏安法研究了添加剂加入后电解液在铂电极上的电化学行为.结果表明,多种添加剂加入后电解液中钒离子浓度有所增加,但对钒离子硫酸溶液的电化学可逆性以及溶液电导率基本没有影响.     

纳米结构V2O5薄膜的溶胶凝胶制备与特性研究

采用溶胶 -凝胶技术 ,以V2 O5粉末为原材料制备了纳米结构的V2 O5薄膜 .使用椭偏仪、X射线衍射仪(XRD)、红外分光光度计 (FTIR)、电化学分析、原子力显微镜 (AFM)等方法研究了V2 O5薄膜的特性 .实验结果表明 :薄膜具有纳米多孔结构 ;热处理使得薄膜致密 ,折射率提高 ,薄膜结晶 .红外吸收测量揭示了刚制备的薄膜中钒以 4价离子为主 ,高温热处理后形成 5价钒离子 ,相应出现了V2 O5特征吸收峰 .这种结构的薄膜具有很好的锂离子注入 /退出可逆性和很高的离子注入容量 ,可用作锂离子电池的高性能阴极材料 .     

La/V2O5复合电极材料的制备及电容性能研究

采用电化学沉积和高温热氧化法制备了La/V2O5复合电极材料.研究了电位范围、扫描速度和焙烧温度及La掺杂量对样品的影响.利用SEM,EDS和循环伏安法对所制备的复合电极的形貌、组成及电化学性能进行分析、表征.结果表明,所制备的La/V2O5复合材料主要由V、O、La组成;V2O5粒子形成层状结构,La弥散分布在层状结构的间隙处.电化学测试结果表明,煅烧3 h温度为200℃所得的样品在电位范围为0.2~1.0 V,扫描速度为0.1 mV/s的2 mol/L KCl溶液中复合电极的电容性比纯的V2O5明显提高,且La含量为0.005 g时比电容提高了51%.经1000次循环后,循环稳定性较好且容量衰减仅为初始容量的10.3%,适于作超级电容器电极正极材料.     

三乙醇胺对全钒液流电池正极电解液的影响

通过热稳定性考察、紫外-可见吸收光谱、循环伏安和充放电测试,研究了三乙醇胺作为全钒液流电池正极电解液添加剂对电化学活性和5价钒电解液热稳定性的影响.实验结果表明,三乙醇胺对电解液的热稳定性有较大的提高,5价钒离子浓度在50℃下保存12h后仍有1.08mol/L,高于空白电解液的0.16mol/L.由可紫外-可见吸收光谱可知,三乙醇胺的加入没有改变钒的成键方式.同时,三乙醇胺对正极电解液的电化学活性和可逆性也有提高,有更高的峰电流和更小的峰电位差,组装的电池前30个循环平均能量效率可达80.4%,高于空白电池的1.4%.     

有机弱酸添加剂稳定全钒液流电池正极电解液的微观机制

正极电解液是全钒氧化还原液流电池的重要组成部分,对电池性能有直接影响.随着温度升高,电解液中的五价钒离子以五氧化二钒形式生成沉淀,导致电池性能变差.使用少量添加剂可以提高正极电解液稳定性,但其微观机制尚未明确.使用密度泛函理论方法探讨了草酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐等有机弱酸盐添加剂对正极电解液稳定性的影响,尝试从分子水平理解添加剂提高钒电池效率的微观机制.研究发现:草酸盐、醋酸盐和柠檬酸盐等添加剂可与电解液中的五价钒物种发生反应,其反应势垒低于形成五氧化二钒的势垒,减少了五氧化二钒的生成概率,从而提高了正极电解液的稳定性.     

V2O5液相催化氧化甲烷制甲醇动力学影响

研究了甲烷和发烟硫酸以V2O5为催化剂合成甲醇的反应动力学,考察了反应温度、反应初始压力和催化剂用量对甲烷转化率和目的产物收率的影响。结果表明,高温有利于甲烷转化率的提高,但过高的温度会导致目的产物收率降低;甲烷转化率随着初始反应压力的增大而提高,而甲醇收率随压力的变化趋势则是先提高,后趋于平缓;随着V2O5用量的增加,甲烷转化率增大,但当V2O5的添加量超过0.014 mol时,V2O5用量对甲醇收率的影响变得不显著。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的Al2O3包覆研究

文章采用高温固相法合成尖晶石LiMn2O4,并采用液相包覆的方法对其进行改性处理。采用XRD、SEM、XPS以及电池测试系统等,研究了所制备材料的结构、组成、性能和包覆机理。实验结果表明:表面处理后的LiMn2O4循环性能显著提高,以A12O3对尖晶石LiMn2O4进行表面包覆,使LiMn2O4颗粒不与电解液直接接触,可以防止锰离子溶解在电解液中,获得结构稳定、循环性能优异的锂离子电池正极材料;同时Al2O3会和电解液中微量的HF反应,减小了HF对锰离子溶解的加速作用。     

乙醇对钒电池电解液传质过程的机理研究

以五氧化二钒、硫酸等为原料,用化学合成法制备了用于钒电池的电解液。研究了在支持电解质硫酸浓度为2 mol/L的情况下,不同钒离子浓度的正极电解液的电化学性质,钒离子浓度为2 mol/L和3 mol/L的正极电解液中添加乙醇和KHSO4做循环伏安测试。实验结果表明:不添加任何添加剂时,电活性物质V4+为2.5 mol/L时电化学活性最好,电流密度最大;V4+浓度小于2.5 mol/L时,添加剂的加入不会对电化学反应产生不利影响;浓度大于2.5 mol/L时,醇类等具有络合效应添加剂的加入会降低电解液的电化学活性,而不具有络合效应的添加剂则影响较小。     

氮化钒的制备及其电化学性能

以V2O5为原料,采用熔融水淬法制备V2O5干凝胶,经氨气程序升温还原V2O5得到VN粉体.通过XRD,循环伏安法、恒电流充放电和交流阻抗等方法对V2O5原料、干凝胶和VN的物相结构与电化学性能进行表征测试,研究VN的制备条件对电化学性能的影响.结果显示,V2O5原料经过熔融水淬处理后,晶体结构发生较大的变化.在空速为300 h-1、升温速率为2℃·min-1下,氨气还原V2O5制得的VN在1 mol·L-1的KOH碱性电解液中电化学反应电阻最小.当放电电流密度为0.25 A·g-1时,VN电极材料的比电容值达到74.2 F·g-1,且恒流充放电曲线对称性较好.     

pH值对硅掺杂TiO2薄膜光电化学性能的影响

以Ti-Si镶嵌靶采用直流反应磁控溅射法制备了Si掺杂TiO2薄膜(Si-TiO2).通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见光吸收光谱对样品进行了表征,研究了薄膜样品在不同pH值的电解液中的光电化学性能.XPS结果表明,Si-TiO2中存在Ti-O-Si键,表明Si原子以掺杂形式进入TiO2晶格;与纯TiO2相比,Si-TiO2的表面颗粒尺寸有所增大,光学吸收带边发生红移.在pH值为1～13的电解液中,Si-TiO2薄膜相比纯TiO2薄膜的光电化学响应提高.碱性电解液尤其是pH值大于12时能够进一步提高Si-TiO2薄膜的光电化学性能,而酸性电解液则比较难以使样品的光电化学性能得到提高.     

H3PW12O40/H2O2/H2O体系催化氧化苯甲醇合成苯甲醛

合成一系列杂多酸(盐)并采用红外光谱对其进行表征,研究它们对苯甲醇氧化合成苯甲醛反应的催化性能.并以H3PW1 2O40为催化剂,分别考察溶剂类型、反应时间、反应温度、催化剂用量和H2O2用量对该反应的影响,并且初步探讨该反应的反应机理.实验结果表明:5种杂多酸(盐)均具有Keggin型结构,以水为溶剂时,5种杂多酸(盐)均具有催化活性,其中H3PW12O40催化活性最高.在催化剂用量0.04mmol、w(H2O2)=30%的H2O2用量0.015mol、反应时间3.5h、反应温度90℃、溶剂水用量10mL的优化反应条件下,苯甲醇的转化率为95.59%,苯甲醛的收率可达91.62%.由此可知,H3PW12O40/H2O2/H2O体系是环境友好的高效催化体系,具有工业化应用前景.     

电脱氧Nb2O5制取金属铌

以Nb2O5粉末烧结片为阴极,以石墨为阳极,在CaC12-NaCl熔盐电解质中对Nb2O5进行电脱氧,获得金属铌.对不同密度的Nb2O5粉末烧结阴极的制取以及烧结阴极密度对电脱氧Nb2O5的影响进行研究.结果表明,阴极片的烧结密度对Nb2O5在CaC12-NaCl熔盐中的电脱氧有着极其重要的影响,烧结密度越低,电解起始电流越大,并且在电脱氧过程中电流也越大;在相同电解时间内,阴极产物中残余氧化物化合价随阴极片密度的降低而降低;Nb2 O5粉末在8 MPa压力下成型,1 150℃下烧结8 h,所得的阴极片具有较好的电化学活性;在850℃下电解150 min,Nb2 O5可完全被还原;电脱氧反应速度会随电解时间的延长而逐渐减慢.实验结果表明,电脱氧是氧化物粉末颗粒与熔盐电解质接触、反应和电离的过程,Nb2O5的电脱氧过程是分步进行的,其中间产物是铌的一系列低价氧化物,即Nb5+→Nb4+→Nb2+→Nb.     

V2O5/TiO2烟气脱硝催化剂的钾、钠、锌、磷中毒及再生

为研究SCR脱硝催化剂的钾、钠、锌、磷中毒,采用K,Na,Zn的氯盐和P的铵盐作为V2O5/TiO2催化剂中毒的前驱体,研究了4种物质对氨法SCR脱硝反应的影响.通过比较水洗、酸洗和氯化铵洗涤3种再生方式,对钾盐中毒的V2O5/TiO2催化剂进行了再生性能研究.最后对于新型抗中毒催化剂的制备进行了探索.实验结果表明:钾盐对于V2O5/TiO2催化剂的毒化作用最强;酸洗具有最佳的再生效果,钾盐中毒的催化剂经酸洗再生后,脱硝活性在一定条件下高于新鲜催化剂;通过添加助剂磷钨酸,V2O5/TiO2催化剂的活性温度窗口得以拓宽,且抗钾盐中毒能力也得到了提高.     

V2O5/CeF3光催化降解丙酮的性能研究

利用浸渍法制备了一系列不同掺杂量的V2O5/CeF3光催化剂,通过光催化降解丙酮实验考察了催化剂的光催化性能,并采用X射线衍射(XRD)、BET比表面积和紫外可见光谱(UV-vis)等方法表征了催化剂的物理化学性质.结果表明:少量(摩尔分数≤15%)V2O5的掺杂有利于催化剂比表面积的增加,有利于催化剂光催化性能的提高;而当V2O5含量进一步增加时,由于CeVO4晶相的出现,使催化剂的比表面积减小、禁带宽度增加,从而降低了催化剂的光催化活性.其中,摩尔分数为15%的V2O5/CeF3催化剂具有最佳的光催化性能,丙酮降解率可达85%.     

电化学法制备p型Cu2O半导体薄膜及其性能的表征

采用电化学沉积方法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃上沉积出Cu2O薄膜的基础上,研究了络合剂种类、沉积电位和溶液pH值对Cu2O薄膜结构和性能的影响.结果表明:在以乳酸为络合剂的电解液中沉积出的Cu2O薄膜的晶粒尺寸比以三乙醇胺为络合剂的电解液中沉积出的薄膜晶粒尺寸大,结晶度好,致密度更高;在含有乳酸络合剂的溶液中,随沉积电位的提高,薄膜成核密度增大,晶粒尺寸减小,致密度提高;随pH值增加,制备的薄膜晶向由沿(200)取向变为沿(111)取向.经Mott-Schottky曲线和紫外-可见光透射光谱计算表明,所获得的Cu2O薄膜具有p型半导体性能,禁带宽度为1.93eV.     

Nb2O5纳米棒一步溶剂热法合成及其超级电容器性能

通过一步溶剂热法合成了Nb2O5纳米材料.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对Nb2O5纳米材料的形貌及结构进行表征,通过循环伏安和恒流充放电测试对Nb2O5电极的电化学性能进行了分析.结果表明Nb2O5为棒状纳米材料,直径在50～80nm之间,长度约为1μm.对其电化学测试表现出良好的赝电容性能,当电流密度为0.1A.g-1时,比电容为117.71F.g-1.当进行1000次循环之后,其比电容量为起始的94.65%,说明纳米棒状Nb2O5有较好的循环性能.     

Dawson型磷钼酸及钒修饰Dawson型磷钼酸的制备及其活性研究

制备了Dawson型磷钼酸H6[P2Mo18O62](P2V0和钒修饰Dawson型磷钼酸H7[P2Mo17VO62](P2V1),用傅里叶变换红外光谱和X射线粉晶衍射进行了表征.以环戊醇为反应底物,用正交实验考察了催化剂用量,反应温度,反应时间和30%H2O2用量各因素对氧化反应的影响,并在优化条件下探索了对几种醇的催化氧化.H7[P2Mo17VO62]催化H2O2氧化苯甲醇合成苯甲酸最佳的条件为;H7[P2Mo17VO62];苯甲醇;H2O2=1;2133;9067(摩尔比),反应温度85℃,反应时间24h,苯甲醇的转化率达91.84%苯甲酸的选择性达57.23 %.     

铜电解液中砷氧化还原规律及价态转化途径

以含H2SO4、As、Sb、Bi的酸性溶液为研究体系,采用化学分析及电化学测试研究了电解液中砷的氧化还原规律及价态转化途径。试验结果表明:溶解在铜电解液中的空气在一定温度下将As3+氧化,而且Sb可显著促进As3+的氧化。通过向电解液中通入适量的SO2可实现电解液中砷的价态调控,促进砷锑铋的共沉淀反应。采用SO2还原电解液中的As5+,使砷物质的量比(n(As3+)/n(As5+))维持在1∶1附近,Sb、Bi在一定条件下脱除率分别高达60.0%和46.0%。电化学测试表明:加入As3+后,阴极过程在-0.1～-0.2 V出现还原峰,随着As3+加入量增大,峰电位负移。加入As5+后,阳极和阴极过程分别在-0.01 V和-0.18 V附近出现氧化峰和还原峰,随着As5+浓度的增加,氧化峰电流逐渐增大;还原峰电位负移,峰电流先增大后减小。     

镁合金微弧氧化Y2O3-ZrO2-MgO膜制备及性能

在K2ZrF6-Y(NO3)3-NaAlO2电解液中采用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备了Y2O3-ZrO2-MgO复合膜层(Al-Zr-Y膜).运用电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和电化学分析与高温氧化等方法研究了Al-Zr-Y膜的组成与结构、耐腐蚀性及热稳定性.结果表明:Al-Zr-Y膜主要由Y2O3,ZrO2,MgO和Al2O3等物相组成,与Na2SiO3-(NaPO3)6电解液中的膜层(Si-P膜)相比,Al-Zr-Y膜的厚度较小,但膜层的致密性较好、表面粗糙度小;腐蚀电流密度较小、开路电位较正、极化阻抗较高;在5%NaCl溶液中的腐蚀速率低于Si-P膜,约为AZ91D镁合金的1%.Al-Zr-Y膜层比普通Si-P膜层具有更好的抗高温氧化性能和耐热冲击性能.     

负载量与SO2-4对V2O5/TiO2催化氨氧化3-甲基吡啶反应的影响

以2种商品化的TiO2为载体,用浸渍法制备了一系列V2O5负载量不同的V2O5/TiO2催化剂,通过X射线衍射表征了V2O5在载体TiO2表面的分散情况,考察了催化剂对3-甲基吡啶气相氨氧化合成3-氰基吡啶反应的催化性能.结果表明,钒氧物种在TiO2载体表面呈高度分散时V2O5/TiO2催化剂表现出更优的催化性能,其中以Sigma公司生产TiO2为载体制备的5%V2O5/TiO2催化剂的性能最优,对应93%的3-甲基吡啶转化率和90%的3-氰基吡啶选择性;载体中含硫酸盐会降低催化剂催化活性.