石墨基PTFE涂层阴极动态隔膜电解池产H2O2效能

采用自制的石墨基聚四氟乙烯(PTFE)涂层电极做阴极,以Nafion117阳离子交换膜为隔膜,构建动态隔膜电解池,重点研究隔膜、PTFE添加量、阴极电解液循环流量对体系产H₂O₂性能的影响,并考察电极的重复使用性能。结果表明：动态隔膜电解池产H₂O₂的性能明显高于无隔膜或静态实验的方式。当PTFE乳液(质量分数60%)添加量为0.7 mL、电解液初始pH为3、电流密度为5 mA/cm²、阴极电解液循环流量为0.3 L/min时,体系产H₂O₂效果最佳,反应180 min时的H₂O₂产量达到27.43 mg/(L·cm²),此时的电流效率为72.09%,能耗为7.87 kW·h/kg。但是电极的重复使用性能不佳,连续使用5次后,180 min时的H₂O₂产量降至8.99 mg/(L·cm²)。     

介孔炭空气扩散电极电催化氧化产过氧化氢的影响

以压片法制备了介孔炭空气扩散电极,优化制备工艺,并将其用于自制的电化学降解装置中,以求高效产H_2O_2的能力和提高对气态污染物的降解效率。结果表明,当介孔炭与PTFE乳液质量比为3∶1、压片压力为15 MPa、在管式炉中300℃焙烧1 h后,所制得的介孔炭空气扩散电极性能最佳。在鼓气速率为6 L/h、电解质浓度为0.8 mol/L的Na_2SO_4溶液、电流密度为30 m A/cm~2、污染物含量12%时,能高效生成H_2O_2,浓度为1 598 mg/L。制作的空气扩散电极在数次使用之后,仍能保持良好的产H_2O_2能力。     

石墨基PVDF涂层电极的制备及其产H2O2性能

以石墨板作为阴极基体,聚偏氟乙烯(PVDF)为黏结剂,通过相转化法制备石墨基PVDF涂层电极.改变石墨粉与PVDF的质量比,掺杂不同量的超导炭黑,考察电极的产H2O2性能.利用接触角、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附法和电化学阻抗谱(EIS)对电极表面的微观结构和电化学性能进行了表征.结果表明:石墨粉与PVDF的最佳...     

低酸度下氟塑粘活性炭电极上氧还原为H_2O_2的电流效率

用恒电流电解法证实,氧在氟塑粘活性炭电极上还原为H_2O_2的电流效率,于0.5M H_2SO_4-2.5M(NH_4)_2SO_4中可达72.6%,比高酸度时为高.长时间电解时,累积浓度高于0.76M(2.3%),此时电流效率为58.1%.据试验,电流效率降低的主要原因,不在于H_2O_2在电极上的还原,而在于通过隔膜的扩散损失.     

气体扩散层碳纤维纸加载微孔层研究

气体扩散层碳纸表面加载微孔层能有效地改善质子交换膜燃料电池的水管理,提升电池效率,故以导电石墨粉和聚四氟乙烯(PTFE)构成的涂料对碳纸进行涂覆处理,在碳纸表面加载微孔层。研究PTFE/石墨粉配比和涂料固含量对涂布后碳纸的导电性、憎水性及孔径分布的影响,扫描电镜(SEM)结合X射线计算机体层成像(XCT)及图形处理技术分析涂布前后的碳纸表面形貌。结果表明:低固含量涂布有利于形成均匀的涂层和孔径分布,PTFE/石墨粉涂层在碳纸表面形成了较大比例的小孔(小于20μm),有利于气、液态水的传质;涂料中高比例石墨粉可提高碳纸微孔层的导电性,但降低了疏水性和微孔的数量,当PTFE与石墨粉比例达到1∶3时,涂层不具憎水性。选择PTFE与石墨粉配比1∶1时,可兼顾疏水性和导电性。     

CsPW11Fe/TiO2纳米管修饰电极的制备及对H2O2的检测

采用二次阳极氧化法在纯净的钛片表面制备出TiO_2纳米管,经表面清洗后将其放入带聚四氟乙烯衬里的反应釜中,同时向釜中加入一定量的Keggin型铁取代杂多酸盐Cs_4PW_(11)O_(39)Fe(III)(H_2O)(CsPW11Fe)水溶液,通过水热法在TiO_2纳米管内生长CsPW_(11)Fe晶体,最终得到CsPW_(11)Fe/TiO_2纳米管修饰电极。通过SEM和XRD对该修饰电极进行了表征,研究了其电化学性能以及对H_2O_2的电催化行为。结果表明,CsPW11Fe/TiO_2纳米管修饰电极的峰电流与峰电位随H_2O_2浓度不同而发生明显的变化,因此可以作为电化学传感器应用于H_2O_2的检测。     

碳纳米管负载四氧化三铁修饰泡沫镍电极电Fenton降解4-硝基酚

以碳纳米管为载体合成了Fe_3O_4/CNT复合物,并用于修饰泡沫镍制备气体扩散电极,以4-硝基酚为模拟污染物,考察该电极的氧还原产H2O2性能与电Fenton降解4-硝基酚的效果,并探讨其可能的降解路径.结果表明,采用水热合成法能很好地将具有磁性的Fe_3O_4颗粒均匀地负载在CNT上,在溶液初始pH值7.0、电解质Na_2SO_4浓度0.1 mol/L、空气流量0.4 L/min和电流密度10 m A/cm~2条件下,Fe_3O_4/CNT修饰泡沫镍气体扩散电极电催化氧还原产H_2O_2的质量浓度和电流效率分别为185.4 mg/L和73.1%,4-硝基酚的去除率和氧化速率分别为95.8%和0.053 7 min~(-1),均高于未经修饰的泡沫镍电极和CNT修饰的泡沫镍气体扩散电极,且电极的稳定性能较好.     

H_2O_2抑制镍阴极长气孔的研究

本文通过对H_2O_2分解动力学性质的研究与溶液表面张力及稳态极化曲线的测定,探讨了H_2O_2在NiSO_4-Na_2SO_4-NaCl-H_3BO_4体系中的行为以及H_2O_2抑制氢气生成的根本原因,并提出有H_2O_2存在时,氢在镍电极表面放电符合均相平行转化机理。     

基于Pb_3O_4磁性颗粒的2.5维电极体系构建及性能研究

为了实现对有机污染物的高效降解,构建了基于Pb_3O_4磁性颗粒的2.5维电极体系。通过浸渍热分解法制备Fe_3O_4/Pb_3O_4磁性颗粒,以表面元素含量、复合材料晶体结构及颗粒磁性为优化指标,确定颗粒涂覆次数为6次。随后通过循环伏安性质、羟基自由基产量及传质系数等指标的对比,发现2.5维电极体系在性能上优于2维电极体系,并确定优化颗粒用量为5g。最后以酸性红G为目标物,对比两种电极体系的电催化性能,结果表明,2.5维电极体系在120min时废水脱色速率、化学需氧量(COD)去除效率、总有机碳浓度(TOC)去除效率分别为100%、67%、42.9%,每克COD降解能耗为0.62kW·h,均优于2维电极体系对应指标。Fe_3O_4/Pb_3O_4磁性颗粒在电极表面的附着使得2.5维电极体系拥有更大的固液界面面积和更好的传质条件。     

换热器表面疏水涂层的制备及性能测试

在可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)及环氧树脂(EP)中添加纳米二氧化硅等材料，制备了应用于冷凝式换热器表面的超疏水自清洁性复合涂层。对复合涂层进行接触角、导热系数、耐磨性、结合强度及自清洁性测试，研究其综合性能。测试结果表明，含7.5%～9.4%纳米SiO₂的PFA涂层与含1.4%～2.3%纳米SiO₂的PTFE涂层接触角均在150°以上，其表面自清洁性优异。添加0.8%～1.7%的石墨可将涂层的导热系数由0.2 W·m^-1·K^-1提升至2 W·m^-1·K^-1以上。涂层的耐磨性随SiC含量的增加而提升，对于PFA超疏水涂层，添加SiC能使涂层被砂纸打磨后仍能保持良好的疏水性。EP涂层的结合强度达ASTM(美国材料与试验协会)等级5B,PFA涂层为4B,PTFE涂层为3B。     

纳米复合Li2SO4质子传导膜H2S中温燃料电池

开发了一种制备纳米复合Li_2SO_4质子传导电解质和膜电极组装(MEA)的工艺.与传统的丝网涂布工艺不同,新的制备工艺是将阳极、阴极催化剂与纳米复合电解质同时一次压制成MEA.这就使得MEA的设计具有某些结构上的特点,由于膜厚减少和电极与电解质之间的接触良好,可以降低电解质与电极之间的欧姆电阻,提高其机械和导电性能,增加膜的质子传导性以及改善电池的性能.用电子扫描电镜(SEM)和电化学阻抗分析技术对电解质薄膜进行了表征,结果表明,纳米复合材料改善了MEA的总体性能.由于膜的致密性和不透气性,不会发生气体穿透过膜的现象.MEA在H_2S环境中很稳定.电池结构为H_2S,(MoS_2/NiS Ag 电解质量 淀粉) /Li_2SO_4 Al_2O_3/(NiO Ag 电解质量 淀粉),空气、MEA厚为0.8mm、电解质组成为65% Li_2SO_4 35% Al_2O_3的单电池在680℃时产生最大功率密度为130mW/cm~2,相应的电流密度为200mW/cm~2.     

PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极的制备及在H_2O_2电化学传感器中的应用

以壳聚糖(CS)为吸附剂和成膜剂,Keggin型铁取代杂多阴离子PW_(11)O_(39)Fe(Ⅲ)(H_2O)~(4-)(PW_(11)Fe)为电催化剂,碳纳米管(CNTs)为导电助剂,集成吸附法和溶胶-凝胶法将PW_(11)Fe固载在石墨电极表面制备了PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极,并用电化学方法研究了该电极的电化学行为及其影响因素,同时研究了电极对H_2O_2还原的电催化活性及作为H_2O_2电化学传感器的可能性。实验结果表明,PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极具有PW_(11)Fe类似的电化学行为及对H_2O_2还原的电催化活性,用于H_2O_2的安培检测,电流响应灵敏度为0.30 mA·cm~(-2)·(μmol/L)~(-1),检出限为7.3μmol/L(S/N=3)。     

疏水性Al_2O_3膜在真空膜蒸馏中的应用

采用表面接枝改性法,将十六烷基三甲氧基硅烷(C16)接枝于陶瓷膜表面,获得疏水性Al_2O_3膜。傅里叶红外光谱结果表明,C16接枝到陶瓷膜表面;接触角实验结果显示:接枝C16分子后的Al_2O_3膜表面呈现疏水特性,接触角为158°。将改性后的Al_2O_3膜应用于真空膜蒸馏(VMD)的脱盐实验中,结果表明:在料液流速160 L/h、料液温度70℃、真空度0.095 MPa时,VMD过程可以获得较高渗透通量。将疏水性Al_2O_3膜应用在VMD过程的稳定性实验中,在300 min的运行过程中,渗透通量基本稳定在20 kg/(m~2·h),脱盐率大于99.9%。     

H2O2预氧化－混凝沉淀组合工艺处理黑臭水试验研究

针对H_2O_2预氧化-混凝沉淀组合工艺处理黑臭水效果进行研究。H_2O_2作为预氧化剂,自制无机高分子聚硅酸铁镁作为混凝剂,采用正交试验确定聚硅酸铁镁最佳制备条件;使用扫描电镜对其表面形貌进行表征分析;并与聚合硫酸铁、聚合氯化铝两种混凝剂絮凝性能进行对比分析。试验结果表明,聚硅酸铁镁絮凝性能优于聚合硫酸铁、聚合氯化铝;在整个投加剂量范围内,H_2O_2预氧化-混凝沉淀法去除COD_(Cr)和UV_(254)效果均优于单一混凝沉淀工艺,COD_(Cr)最高去除率从69. 61%提升到78. 97%; UV_(254)最高去除率从39. 80%提升到45. 25%,其中COD_(Cr)去除率最高相差12. 03%,UV_(254)最高相差9. 07%,混凝剂在较高投加量下,预氧化能强化后续处理工艺,降低水样余浊。     

微波耦合Fe~0/H_2O_2对剩余污泥脱水性能的影响

以污泥比阻(SRF)、泥饼含水率和毛细吸水时间(CST)作为参考指标,系统探讨了微波耦合Fe~0/H_2O_2(MW-Fe~0/H_2O_2)类芬顿反应中初始pH值、微波功率、反应时间、H_2O_2投加量与Fe~0投加量等因素对剩余污泥脱水性能的影响,并通过类比实验阐述了MW-Fe~0/H_2O_2改善污泥脱水性能的作用机理。结果表明:当初始pH值为3、微波功率为400 W、反应时间为150 s、H_2O_2投加量为90 mg/g、Fe~0投加量为60 mg/g时,污泥的脱水性能达到最佳,此时,SRF、泥饼含水率和CST分别降低了90.5%,15.5%和63.3%。污泥胞外聚合物(EPS)组分分析结果表明,紧密型胞外聚合物(TB-EPS)中蛋白质和糖类的减少与污泥脱水性能提高正相关。三维荧光光谱(3D-EEM)显示,TB-EPS中溶解性微生物副产物和色氨酸类蛋白被氧化降解,有利于改善污泥的脱水性能。     

Rh-ZSM-5分子筛吸附CO、H_2O和O_2的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)结合簇模型方法研究了小分子CO、H_2O和O_2在Rh交换的ZSM-5分子筛(Rh-ZSM-5)上的吸附.理论计算结果表明:H_2O和O_2或CO可共吸附在Rh~+上形成四配位铑配合物,其中Rh仅与ZSM-5表面的一个桥氧配位;在H_2O和O_2共存时,最稳定的表面吸附物种为Rh(H_2O)_2(O_2),含一个超氧离子;引入具有强配位能力的CO后,最稳定的表面吸附物种为Rh(CO)_2(H_2O),阻碍了O_2的化学吸附.这暗示此前人们认为在CH_4/CO/H_2O/O_2/Rh-ZSM-5混合体系中通过O_2的化学吸附活化甲烷的机理还有待进一步商榷.     

O_3/UV和O_3/H_2O_2氧化法处理聚丙烯酰胺采油废水

为降低油田采油废水的化学需氧量(COD)负荷,提高其可生化性,采用O_3/UV和O_3/H_2O_2氧化法对聚丙烯酰胺采油废水进行处理,分别考察了氧化时间、HO_2O_2与O_3物质的量之比、pH以及紫外灯功率对采油废水处理效果的影响。结果表明,与采用单独臭氧氧化相比,O_3/UV以及O_3/H_2O_2联用技术对采油废水中的COD及聚丙烯酰胺(PAM)的去除效果更为显著,废水可生化性均有所提高,且O_3/H_2O_2氧化法对采油废水的可生化性提高程度更大。O_3/UV氧化法对于聚丙烯酰胺采油废水可生化性影响的最佳条件为:pH=8.0,O_3质量浓度为19.7 mg/L,紫外灯功率为18 W,氧化时间为30 min,可生化性(B/C)提高至0.092;O_3/H_2O_2氧化法对于聚丙烯酰胺采油废水可生化性影响的最佳条件为:pH=8.0,O_3质量浓度为19.7 mg/L,H_2O_2与O_3物质的量之比为0.3,氧化时间为30 min,B/C提高至0.175。氧化预处理提高了废水的可生化性,减轻了后续生化处理压力。     

Y_2O_3对Pt/WO_3-ZrO_2催化剂催化四氢糠醇加氢制备1,5-戊二醇的影响

用浸渍-焙烧法制备不同质量分数Y_2O_3的Pt/Y_2O_3-WO_3-ZrO_2催化剂。通过X线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、CO脉冲吸附、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)和H_2程序升温还原(H_2-TPR)等方法表征催化剂的理化性能。用连续流动固定床反应器评价催化剂催化四氢糠醇选择加氢制备1,5-戊二醇的催化性能。结果表明:掺杂Y_2O_3可改变催化剂的晶相结构、酸量、比表面积、还原性能和分散度,从而影响催化剂催化四氢糠醇加氢制备1,5-戊二醇的反应性能。Y_2O_3质量分数为1. 0%的Pt/Y_2O_3-WO_3-ZrO_2催化剂活性达到88. 0%,1,5-戊二醇的收率为68. 0%。     

一步法合成Fe_3O_4/PDA-PtNPs-Hb复合磁性纳米粒子及其对H_2O_2电催化性能的研究

以氯铂酸为氧化剂、Fe_3O_4纳米粒子为载体、血红蛋白(Hb)为模型蛋白,利用多巴胺(DA)氧化聚合生成聚多巴胺(PDA),同时氯铂酸还原为铂纳米粒子(Pt NPs)的性质,一步法合成了Fe_3O_4/PDA-Pt NPs-Hb复合磁性纳米粒子。将Fe_3O_4/PDA-Pt NPs-Hb固定于磁性玻碳基底表面制得Fe_3O_4/PDA-Pt NPs-Hb/MGC电极。对固定在Fe_3O_4/PDA-Pt NPs-Hb复合磁性纳米粒子中的Hb在电极上的直接电化学行为进行了研究,结果表明Fe_3O_4/PDA-Pt NPs-Hb复合磁性纳米粒子不仅能简便地固定在电极表面,而且能有效地促进Hb与电极表面的直接电子转移。此外,Fe_3O_4/PDA-Pt NPs-Hb/MGC电极对H_2O_2有很好的电催化活性,在6.6~72.6μM范围内具有良好的线性响应,检测限达3.92μM(S/N=3)。     

SnO_2负载硅钨杂多酸盐的制备及催化性能研究

制备固载型αK_5H[SiW_(11)Zn(H_20)O_(39)]·15H_2O/SnO_2催化剂,并用IR、XRD对其结构进行了表征.探讨了醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间、带水剂用量等因素对乳酸丁酯酯化率的影响.实验结果表明:在醇酸摩尔比为1.5、50%α-SiW_(11)Zn/SnO_2用量为0.4g、反应时间4h、带水剂用量为13mL时,酯化率可以达到90.0%,且催化剂重复使用性能良好.