单室无隔膜电解槽中恒电流电解合成丁二酸的研究

旨在寻找和研制电还原顺丁烯二酸制备丁二酸中高活性、高选择性的电极材料,采用自行研制的不锈钢(Stainlesssteel,SS)载表面合金电催化材料(Surface alloy/SS)作为工作电极,利用CV研究了其在常温常压、不同电流密度和支持电解质等条件下顺丁烯二酸电合成丁二酸中的性能,通过离子色谱电导检测等技术对电合成产物进行检测分析.结果表明:Surface alloy/SS电极对顺丁烯二酸的加氢还原表现出很高的电催化活性;对产物丁二酸的选择性高;优化的电解条件为:电流密度27.68 mA·cm-2,0.1 mol·L-1硫酸作为支持电解质.     

纳米TiO2膜阴极电催化合成丁二酸的研究

采用电化学合成前驱体直接水解法制备纳米TiO2膜修饰电极,通过循环伏安法研究了纳米TiO2膜电极的电化学行为,并使用纳米TiO2膜电极作为阴极在三室离子膜电解槽中电解还原顺丁烯二酸 (cis-butenedioic acid)合成丁二酸(butanedioic acid), 探索了影响电合成丁二酸电流效率的主要因素. 结果表明,纳米TiO2膜电极具有异相电催化行为,纳米膜中的TiⅣ/TiⅢ氧化还原电对作为媒质间接电还原顺丁烯二酸为丁二酸, 电合成丁二酸的一次结晶产品纯度高、电解副反应少、收率和电流效率高,控制阴极电位-0.6 V (vs. SCE), 电流密度6 A/dm2,电解液为1.0 mol/L顺丁烯二酸 1.0 mol/L硫酸溶液, 电流效率达到88%以上.     

不同还原法制备的Pt-Co/C催化剂电催化还原性能

为寻求一种较好的Pt-Co/C纳米合金催化剂合成方法,运用浸渍还原法制备两种Pt-Co/C催化剂,运用循环伏安和线性扫描的方法测试它们在H₂SO₄溶液中有无CH₃OH时,对O₂的电催化还原情况及抗甲醇性能,同时与商用Pt/C催化剂进行还原性能比较。结果表明：与商用Pt/C催化剂电极相比,Pt-Co/C (1)催化剂电极对O₂的电催化还原效果较好。80℃时制备的Pt∶Co=3∶1的Pt-Co/C催化剂电极对O₂的电催化还原效果最佳。扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)和透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope, TEM)观察表明,Pt-Co/C (1)催化剂粒径小且分散均匀。采用浸渍还原法,以硼氢化钠为还原剂制得的Pt-Co/C (1)催化剂对O₂的电催化还原性能较好,同时具有较好的抗甲醇氧化能力。     

乙醇在Pt/PMo12-CNTs/石墨电极上的电催化氧化

采用碳纳米管(CNTs)、磷钼酸(PMo12)修饰石墨电极,然后通过循环伏安法(CV)电沉积Pt,获得Pt/PMo12-CNTs/石墨电极.利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)分别对改性CNTs结构及电极的形貌进行表征,通过CV、计时电流法考察了该电极对乙醇的电催化氧化性能.结果表明在催化剂Pt沉积量相当情况下,Pt/PMo12-CNTs/石墨电极较Pt/石墨电极具有更好的电催化活性和稳定性,表明PMo12改性CNTs是乙醇氧化电催化剂的良好载体.     

氮掺杂石墨烯的制备及其氧还原电催化性能

以三聚氰胺和氧化石墨烯(GO)为原料,经物理研磨和高温热解得到氮掺杂石墨烯(三聚氰胺-NG).扫描电子显微镜(SEM)测量显示,所制备的三聚氰胺-NG厚度和表面褶皱较掺杂前略有增加.X射线光电子能谱(XPS)表明,在三聚氰胺-NG中氮元素以吡咯N、吡啶N和石墨N 3种形式掺杂在石墨烯中,它们的比例分别是14.5%、24.5%和61.0%.同时运用循环伏安法(CV)和旋转圆盘电极技术(RDE)测试了三聚氰胺-NG在碱性介质中的氧还原电催化活性.结果表明,与商业石墨烯和由聚吡咯为氮源制备的氮掺杂石墨烯(ppy-NG)相比,三聚氰胺-NG具有较高的电催化活性和较正的氧还原起始电位(-0.09V),并且电催化还原氧气时主要为4电子反应.由于其较高的氧还原性能和较低的成本,三聚氰胺-NG在碱性燃料电池阴极电催化剂中有良好的应用前景.     

多壁碳纳米管负载镍-磷合金催化剂的制备及其乙醇电催化氧化性能

采用改良的化学镀法制备得到了多壁碳纳米管(MWCNT)负载镍-磷(Ni-P)合金粒子催化剂。通过扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、X射线衍射仪(XRD)、选区电子衍射(SAED)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等测试手段对催化剂的物性进行了表征。测试结果表明,圆球状的非晶态Ni-P纳米粒子均匀分散在多壁碳纳米管的侧壁,粒径大约为100nm。进一步通过循环伏安法(CV)对催化剂乙醇氧化的电催化性能进行了研究,结果表明MWCNT/Ni-P催化剂对于碱性介质下的乙醇氧化反应有着优异的电催化性能。     

rGO/PANI/316L SS双极板长期暴露耐蚀性变化规律

在不锈钢(stainless steel, SS)基材上电沉积导电-防护性涂层可以提高双极板的耐蚀性和使用寿命。用循环伏安法在316L SS上电沉积导电聚苯胺(polyaniline, PANI)和还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, rGO)双层防护涂层,将rGO/PANI/316L SS在0.2 mol·L^-1 H₂SO₄水溶液中连续暴露56 d,监测浸泡过程中开路电位和电化学阻抗谱,探究长期暴露条件下耐蚀性变化规律。用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察表面形貌,用红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR)确定官能团结构。研究结果表明,长期浸泡腐蚀过程分为3个阶段：前期表层rGO溶解变薄使耐蚀性下降;中期在PANI/316L SS膜/基界面处发生钝化膜的形成、溶解与修复过程;后期rGO层部分溶解露出PANI层导致耐蚀性和导电性降低。经长期浸泡,rGO/PANI/316L SS体...     

PtPb/HCSs催化剂制备及电催化氧化甲醇研究

以二氧化硅微球作模板,葡萄糖为碳源,通过水热法成功合成粒径均一、尺寸较小的碳空心球(HCSs),并以此为载体合成碳空心球载铂铅纳米微粒复合催化剂(PtPb/HCSs),在1 mol.L-1CH3OH+0.5mol.L-1H2SO4混合溶液中考察了PtPb/HCSs催化剂对甲醇的电催化氧化性能。样品的成份、结构和形貌分别用SEM、TEM、XRD和EDS进行表征。循环伏安(CV)及计时电流法实验表明碳空心球载铂铅催化剂对于甲醇氧化具有良好的电催化活性及稳定性。PtPb/HCSs电极优异的催化性能归因于碳空心球的高比表面积以及Pb的协同作用,是一种优良的直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极材料。     

离子液体中Cu纳米电极上电化学还原CO2合成碳酸二甲脂

在不同的温度和时间下煅烧Cu片得到CO₂前驱体,再由Cu₂O前驱体电化学还原得到铜电极（Oxide reduced copper, OR-Cu）.通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等测试手段对材料进行了表征,通过循环伏安（CV）和气质联用仪(GC-MS)等表征手段探讨了材料对CO₂的电化学催化性能以及对电合成DMC产率的影响.结果表明,OR-Cu电极的晶界以及Cu₂O初始厚度是影响材料电催化性能的主要因素.700 ℃下煅烧2 h的Cu₂O前驱体,再经电化学还原所得到的电极具有明显的晶界及合适的Cu₂O初始厚度,具有最高的电催化活性,以其作为电极合成DMC的产率在室温下可达到87%.     

Pb-Zn多孔电极电还原顺丁烯二酸

在甲磺酸镀液中电沉积Pb-Zn镀层,采用体积分数为10%的H2SO4腐蚀镀层使锌溶出,得到Pb-Zn多孔电极.通过线性扫描伏安法和恒电位阶跃实验分析多孔Pb-Zn电极的电化学性质,表明电极对顺丁烯二酸电还原合成丁二酸具有较好的电催化活性.研究无膜电合成丁二酸,探讨硫酸浓度、电流密度、初始顺丁烯二酸浓度、温度对电流效率的影响,得到合适的阴极电解条件,即在硫酸浓度为1.0mol·L-1,初始顺丁烯二酸浓度为1.0～1.5mol·L-1,电流密度为100mA·cm-2,反应温度为50～60℃时,电流效率超过88%.     

核壳型Ni-Pt纳米微粒的氧还原电催化性能

应用化学还原两步法制备了壳层厚度不同的Ni-Pt核壳型纳米粒子,并用XRD,XPS,TEM,SEM技术表征了微粒的表面元素组成和物理结构,用动电位扫描法考察了该纳米粒子对氧还原反应的电催化活性。实验结果表明,合成的Ni-Pt微粒为球形核壳结构纳米粒子,外直径平均值约30 nm,Ni核直径约17 nm,Pt壳层厚度约8 nm;核壳Ni-Pt/C相对Pt/C具有更高的电催化氧还原活性和抗甲醇性,电催化氧还原活性和抗甲醇能力随Pt壳层厚度改变有明显变化,变化的规律呈火山形,核壳Ni-Pt/C催化性能随Pt壳层厚度改变的机理符合"d电子调变效应"机理。     

Improvement in the protective performance and adhesion of polypyrrole coating on AZ31 Mg alloys

The electrochemical synthesis of polypyrrole (Ppy) coating on AZ31 magnesium alloy was successfully achieved in a solution containing sodium salicylate and monomer of pyrrole through cyclic voltammetry technique. The effect of potential range, passivation pretreatment and number of cycles of polymerization on the quality and protective performance of the coatings was evaluated using surface analysis and electrochemical techniques. Through taking the advantage of charge transfer resistance, current density, corrosion potential, optical microscopy images and SEM micrographs, the optimum condition of synthesis of a Ppy coating with the best adhesion and corrosion protection was determined. The optimal PPy coating synthesized over AZ31 increases the polarization resistance and decreases the corrosion current more than one order of magnitude and shift the corrosion potential about 200 mV toward nobler potentials. The SEM studies showed that Ppy coating have cauliflower morphology of Ppy grains with a diameter ranging from 20 nm to 60 nm.     

Mn2+掺杂不锈钢基β-PbO2电极制备及电催化性能

在硝酸铅镀液中添加Mn(NO3)2,直流电沉积方法制备不锈钢基β-PbO2电极.利用SEM、EDS表征电极的形貌和Mn含量,阳极极化曲线和动力学参数表征电极的电催化活性.结果表明:Mn(NO3)2的添加量为6g/L时,表面形貌为颗粒状,排列紧凑,其电催化活性最好.掺杂Mn2+制备的不锈钢基β-PbO2电极与Pb-(1%)Ag合金阳极相比,槽电压降低,电流效率提高.     

甲酸在表面合金电催化剂上氧化的原位FTIR反射光谱研究

运用原位红外反射光谱(FTIRS)和电化学循环伏安法(CV)研究了甲酸在三种不同电极上的电催化特性．结果表明甲酸在碳栽铂电极(Pt／GC)上的电催化氧化机理与本体铂电极(I^3t)相类似，即可以通过活性中问体或毒性中间体氧化至CO2.Pt／GC对甲酸的氧化比Pt具有更高的电催化活性．Pt／GC表面以Sb吸附原子修饰的电极(Sb—Pt／GC)上，甲酸氧化的起始电位(Ei)提前至-0．10V，氧化电流峰电位(Ep)提前至0．34V，氧化峰电流(jp)值增加了7.28倍，半峰宽(FWHM)为0．30V同样，Surface alloy／GC电极上，E1为-0．12V、Ep为0．32V和jp为7．25mA／cm^2，相对Pt／GC分别负移了0.22V、0．02V和增大了8．15倍，半峰宽(FWHM)为0．5V．表明Sb—Pt／GC和Surface alloy／GC电极不仅能够有效地抑制毒性中间体CO的生成，而且还可以显著地提高其对活性中间体的氧化的电催化活性．     

抗坏血酸在纳米金/石墨烯复合物修饰电极上的电化学行为研究

根据Hummers方法制备了石墨烯(GR),通过在石墨烯修饰玻碳电极(GR/GCE)表面电沉积纳米金粒子(Au NPs)制备了纳米金/石墨烯复合物修饰电极(Au NPs/GR/GCE),采用扫描电镜表征了电极形貌;并用循环伏安法研究了抗坏血酸(AA)在此修饰电极上的电化学行为,在p H=4.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液中,AA在复合物修饰电极上产生一灵敏的氧化峰,氧化峰电流显著高于裸玻碳电极(GCE)和石墨烯修饰玻碳电极(GR/GCE);在优化实验条件下,建立了循环伏安法测定AA的方法,氧化峰电流与AA的浓度在7⁵00μmol/L和1500μmol/L和1³0 mmol/L范围内呈良好的线性,检出限为5μmol/L(信噪比=3);用该方法测定维生素C片中AA的含量,回收率在97.69%30 mmol/L范围内呈良好的线性,检出限为5μmol/L(信噪比=3);用该方法测定维生素C片中AA的含量,回收率在97.69%¹03.5%之间.     

On the role of boric acid in the copper-tin alloy bath

The role of boric acid in the copper-tin alloy bath has been investigated by means of the cathodic polarization curves, cyclic voltammograms, rate of alloy electrodeposition and morphological analysis of deposits. The results indicate that the presence of boric acid in weak acidic solution for electrodeposition of Cu−Sn alloy raises the overvoltage of hydrogen discharge and lowers the overvoltage of Cu, Sn and Cu−Sn alloy deposition on the Pt, and accelerates the rate of depostion. Boric acid was adsorbed on the surface of cathode and inhibited reduction of hydrogen, then the adsorbed boric acid promoted electrodeposition of metals as a catalyzator. However, as the concentration of boric acid is more than 0.50 mol/L, the above effect was weakened due to the complexation reaction between the excessive boric acid and metallic ions. Foundation item: Supported by the Scientific Research Foundation of Hubei province Biography: ZUO Zheng-zhong (1950-), male, Associate professor, reserching for electrodeposition.     

雾化贮氢合金的电化学和表面特性

盐酸处理显著改善了雾化合金MlNi36Co07Mn03Al04的初期电化学吸放氢特性和循环伏安特性;用复数非线性拟合程序分析了氢化物电极的电化学阻抗;XPS和AES分析表明,盐酸处理后合金表面形成了富镍层·充电过程中镍被还原成高活性金属镍是雾化合金电化学性能得以改善的主要原因     

油酸修饰铜纳米颗粒的摩擦学性能

在无水乙醇-十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液混合体系中使用液相还原法制备了油酸修饰铜纳米颗粒.使用透射电子显微镜(TEM)对其形貌进行了表征,结果表明:油酸修饰铜纳米颗粒的粒径大小约为20 nm.用FALEX-6型四球试验机考察了其作为润滑油添加剂在液体石蜡中的抗磨减摩性能,结果表明:当添加纳米颗粒的质量分数为0.2%时就能明显降低摩擦系数,当添加纳米颗粒的质量分数为0.4%时摩擦系数下降至最低值,但当进一步增加浓度至1.0%时,摩擦系数开始有较大的增加趋势.用扫描电子显微镜(SEM)对摩擦表面进行观察,结果表明:当添加纳米颗粒的质量分数为0.4%时磨斑直径(WSD)为最小值,抗磨效果最好.