氯化物体系单槽双室电积锰工艺研究

本工作在单槽双室电解槽中采用氯盐电解质进行了电沉积锰的工艺研究。初步探索了带有亚氨基二乙酸官能团的螯合树脂TP-207对高Mn^(2+)电解液中杂质离子的吸附除杂作用过程,提出了四种离子吸附模型;同时,确定了氯盐体系隔膜电积锰工艺参数,与传统硫酸盐体系和工艺进行了对比。结果表明:电解最佳条件为阴极液初始锰离子浓度(影响较小)0.9 mol/L;电解液温度越低,电流效率越高,最佳温度为5℃;阴极电流密度(影响一般)为450 A/m^(2);pH(影响很大)为弱酸性的6.5。在此最佳工艺条件下进行电解Mn时的电流效率可达83.211%,电耗最低为4022.7 kW·h·t^(-1),对应的Mn产品晶型为γ型。

电催化氧化技术降解水中抗生素类污染物研究进展

医疗行业的快速发展和抗生素的滥用导致的水污染日益严重,水环境中残留的新兴抗生素类污染物已成为当今社会面临的最严峻挑战之一,将对人类健康带来极大危害.电催化氧化技术作为水处理技术中的绿色环保技术,近年来在国内外受到众多环境保护工作者的关注,越来越多地被广泛地用于处理含新兴抗生素类有机污染物的水体.本文首先阐述了电催化氧化技术对于有机污染物的电催化反应机理,重点介绍了电催化氧化技术降解水中抗生素类污染物采用的阳极材料的研究进展及发展状况,总结了阳极材料用于处理抗生素类污染物的降解效果及部分改性手段,此外,还对于当前电催化氧化联合技术处理水中抗生素类污染物的情况进行了系统的总结,最后对电催化高级氧化技术在未来抗生素类污染物的发展进行了展望.

导电聚苯胺正极添加剂在铅炭电池中的作用机制

为解决铅炭电池存在的能量密度低和活性物质利用率低的问题,将导电聚苯胺(PANI)作为功能添加剂掺杂到铅炭电池正极中。结果表明,导电聚苯胺自身的优良导电性和电容特性可大幅度提高正极中硫酸铅和二氧化铅之间的转化效率,为物质转化提供离子传输通道和额外电容,显著提升正极活性物质的利用率。当导电聚苯胺质量分数为0.5%时,改性的铅炭电池表现出最高的初始放电容量,为空白电池的1.68倍,同时电池也表现出良好的循环稳定性,证明了导电聚苯胺作为铅炭电池正极添加剂的可行性。

铅合金微观组织结构对其耐蚀性与电催化性能影响规律的研究进展

铅合金良好的耐腐蚀性能与电催化性能,使其在湿法冶炼材料中应用广泛。在湿法冶炼领域,不同组织结构的铅合金的耐腐蚀性能在影响生产成本的同时,对阴极产品质量也起着重要的作用,而其电催化性能与组织结构也密切相关,因此耐蚀性和电催化活性是评价铅合金性能的重要参考指标。目前铅合金在性能改进方面主要采用合金成分优化与塑性加工变形的方法。简要综述了合金成分优化(主要是铅银合金系列和铅钙锡合金系列)、轧制对铅合金腐蚀行为和电催化行为的影响,并进行了展望。

锌电积用新型阳极的研究进展

铅阳极价格低廉且在酸性硫酸盐溶液中稳定而被用于生产高纯度的锌,但随着矿物品位降低,锌电解液环境变差,传统铅阳极的许多问题限制了其进一步发展,包括析氧电位过高、阳极溶解引起的阴极产品污染、力学性能差等。为解决这些问题,从几个不同方面对新型阳极进行阐述:(1)在铅合金中掺杂不同的元素(如Ag、Ca、Co、RE等),通过外加物质改善合金结构,提升铅阳极电催化活性,降低铅在电解液中的溶解;(2)应用不同加工工艺提升铅合金内部均匀致密程度,提升合金力学性能;(3)应用其他类型的阳极,如钛基阳极、铝基阳极、碳纤维阳极等防止铅合金本身性质带来的问题。介绍不同阳极改进方式的同时也提及了其制备工艺和电催化机制,为未来新型阳极的发展趋势指明了方向。

基于节能降耗的电解液流场及电解槽结构模拟仿真研究进展

电解过程中电耗占总能耗比高达50%以上,而且电解过程是多个物理场与电化学反应的耦合,影响因素复杂,目前通过对物理场和电场进行模拟仿真可以达到优化电耗的目的。本文整理了利用COMSOL Multiphysics、ANSYS对锌、铜、锰、镍等电解槽内的电解液流速场、离子浓度场、电场等多物理场进行数值模拟仿真方面的文献,并且剖析研究结果,认为电解槽上的能耗取决于槽内多物理场的分布,通过改变电解槽进液方式、阳极材料、电解槽几何形状、温度、极板间距、电极相对大小、极板放置方式等,可以影响电流效率以及能耗;利用仿真软件对电解过程进行数值模拟,能够模拟实际电解加工过程,有利于对工艺进行优化,节约成本。目前的仿真模拟主要集中在电解过程中的工艺参数、电极结构、电解槽结构、电解液流场等内部因素,在控制产品杂质、提高生产率和电流效率、改善表面质量和收集矿泥方面研究成果颇丰,但所建模型偏向理想化,未来应该更加注重与实际相结合,考虑温度、湿度、环境等因素造成的影响,提供更准确的模拟结果。

电子级超细树枝状铜粉的抗氧化性研究

超细铜粉被广泛应用于电子浆料,由于其比表面积大和表面活性高,易被氧化生成氧化铜或氧化亚铜,从而其导电性及活性降低。本工作采用苯并三氮唑与表面处理剂复配后对电子级超细树枝状铜粉进行表面处理,通过高温氧化、电导率、形貌以及物相等分析,研究了表面处理剂对铜粉的抗氧化性、导电性、形貌和物相结构的影响规律。结果表明,经过表面处理后的铜粉在100~200℃的导电性均比未处理的铜粉有不同程度提高,其导电性也较好,即电阻率仍保持0.224Ω·cm,表面无明显氧化铜或氧化亚铜生成,且树枝状结构也未发生塌陷。因此,采用复配表面处理后,电子级超细树枝状铜粉的抗氧化性得到提升,满足中低温电子浆料的导电填料要求。

铜电积的节能增效措施研究进展

湿法炼铜的目标是以最低的能源消耗和最高的电流效率生产高品质的阴极铜,如何达成这一目标便成为研究的重点。阳极材料是阳极过电位、电流效率、阴极铜品质的重要影响因素,节能阳极的开发对铜电积工业具有重要的现实意义,其中在铅合金阳极中引入Ag、Ca、Co、RE等合金元素可提升铅合金的机械强度,抑制铅的溶解,提升电催化活性和耐腐蚀性能;在导电基底上制备具有优良导电性和催化活性的β-PbO_(2)、IrO_(2)-Ta_(2)O_(5)、TiB_(2)/β-PbO_(2)、Co3O4等活性层的复合阳极,可提升阳极的耐腐蚀性能,降低析氧过电位;石墨、具有三维结构的铅以及复合PANI/Co3O4可以提高阳极的活性比表面积,提升电流效率;调整电解液中铜酸比例为0.25~0.30、添加古尔胶、硫脲、Co^(2+)也可以提升阳极性能和改善阴极铜品质;此外通过优化电解液温度、极板间距等工艺条件也会影响阳极的寿命和催化活性。主要从析氧阳极的开发、溶液体系调整以及工艺参数优化等3个方面对湿法炼铜节能措施进行介绍,最后,对铜电积节能的发展方向进行了展望。

非晶态金属氧化物在析氧过程中的应用研究进展

非晶态金属氧化物(AMOs)是一种高效析氧催化剂,该材料具有独特的结构优势,制备简单易行且成分可控,近年来在多个领域引起了研究热潮。对非晶态材料的制备方法、析氧作用机理、非晶结构的分布等进行了介绍,归纳了AMOs在不同应用中的研究进展。AMOs在湿法冶金电极材料中扮演着重要的角色,在析氧催化电极中取得成功应用的有含Fe、Ni、Co、Mo、Mn、Ti等的晶态-非晶态(C-A)、非晶态氧化物,析氧过电位在200~-400 mV,同时具有极高的稳定性和耐腐蚀性。作为储能材料时提供了极高的储存容量和循环寿命,在可再生技术的水分解和锂电池等新能源产业中充当活性催化剂作用。最后提出了当前AMOs应用中的挑战和不足,以及一些可供改进和深入的研究方向,以期为制备稳定和环境友好的新型非晶态氧化物催化材料提供参考。

合成氨电催化剂及其设计策略的研究进展

传统的工业合成氨主要利用高温高压条件下的Haber-Bosch技术,该过程能耗高、污染大。以电能为能源,水为质子和电子源,通过电压和催化剂协同作用的电催化氮气还原技术逐渐发展为合成氨的有效途径之一。电催化氮气还原的关键在于电催化剂和催化反应体系的优化,从而改善过程面临的低产氨速率及法拉第效率等局限。综上所述,从电催化合成氨技术的发展历程和反应机理出发,探讨了电催化氮气合成氨催化剂的主要分类(贵金属、过渡金属、单原子及非金属基催化剂)和研究进展。综述了电催化合成氨催化剂活性提升的具体策略,包括表面形貌优化、晶体缺陷工程、复合材料组成、物相界面调控、额外助剂添加等。最后,进一步对该领域目前存在的问题、挑战及未来发展趋势进行了展望。

电沉积RE-Ni-W-P-SiC-PTFE复合材料的耐磨性研究

采用多元复合电沉积技术，沉积含有弥散硬质相及自润滑减摩组分ＰＴＦＥ的复合镀层，研究了热处理条件对ＲＥ－Ｎｉ－Ｗ－Ｐ－ＳｉＣ－ＰＴＦＥ复合镀层的硬度及磨损率的影响。确定４００ ℃，２ ｈ的热处理条件能使复合镀层具有最佳摩擦学特性：硬度最高，磨损率最低。试验发现，复合镀层中添加ＰＴＦＥ，会使镀层的硬度有所降低，但却能显著降低磨损率，大大提高镀层的耐磨性。

Sb_2O_3在硫酸锌溶液净化除钴过程中的机理

Co Sb H2 O系电位 pH图表明 ,在锌粉置换除钴过程中 ,锑与钴形成金属间化合物 ,从而提高了锌粉置换除钴的热力学推动力。扫描电镜观察及X射线衍射结果表明 ,锑与镍和钴的存在形式相同 ,进一步说明钴与锑形成金属间化合物 ,而锌则以碱式硫酸锌、氧化锌和金属锌的形式存在。

铜基上化学镀锡

研究了化学镀锡工艺 ,结果表明 ,随着镀液温度的升高 ,化学镀锡的沉积速率提高 ,当温度达到 80°C时 ,沉积速率最高 ;若继续升高镀液温度 ,沉积速率却降低。此外 ,化学镀锡的沉积速率随化学镀时间的延长而增加。镀液稳定可靠 。

电沉积非晶态Ni－W－P－SiC复合镀层性能研究

讨论了热处理温度对非晶态Ｎｉ－Ｗ－Ｐ－ＳｉＣ复合镀层硬度、耐磨性和结构的影响。结果表明，复合镀层在３００℃以下为晶态，在３００～４００℃之间为混晶，４００℃开始晶化，并析出细小的Ｎｉ＿３Ｐ相；在镀液中加入少量的添加剂，能提高复合镀层的硬度、耐磨性和晶化温度；复合镀层的硬度和耐磨性随热处理温度的升高而增加，当热处理温度达到４００℃时，硬度和耐磨性达到峰值；腐蚀试验表明复合镀层在各种腐蚀介质（硝酸除外）中的耐蚀性优于１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢；扫描电子显微镜表明，添加剂的加入对复合镀层的表面形貌无影响，但电流密度和ｐＨ值的大小对复合镀层的表面形貌影响较大。

RE-Ni-W-P-SiC-PTFE复合镀层的抗氧化性研究

研究了RE Ni W P SiC PTFE复合镀层的抗氧化性。结果表明 :RE Ni W P SiC PTFE复合镀层随着氧化温度的升高 ,氧化膜的重量增加 ,但在 80 0°C以下氧化温度对镀层的增重不显著 ;80 0°C以上 ,镀层的增重迅速增加。通过对三种镀层抗氧化性能的比较可知 ,RE Ni W P SiC PTFE镀层的抗氧化性不如Ni W P、Ni W P SiC及RE Ni W P SiC三种镀层好。

SiC微粒对Ni-W-SiC复合镀层工艺及性能的影响

讨论了工艺参数对镀层成份的影响及热处理方式对Ｎｉ－Ｗ－ＳｉＣ复合镀层组织结构、硬度和耐磨性的影响．结果表明，采用电沉积工艺，可得到含Ｎｉ５０～５５％、Ｗ４２～４５．４％、ＳｉＣ３．０～７．６％的复合镀层．ＮｉＷＳｉＣ复合镀层在镀态时为非晶态，经５００℃热处理１ｈ或氮碳共渗后，镀层已晶化，产生了镍固溶体和少量的－ＦｅＮｉ相，经氮碳共渗后还有ＷＣ和ＷＮ相．ＳｉＣ微粒的加入显著地提高了Ｎｉ－Ｗ合金层的硬度和耐磨性．经氮碳共渗后的复合镀层，其硬度和耐磨性优于其它镀层．

电沉积Ni－W－P－SiC复合材料的组织及结构

Ｘ—射线衍射仪测定表明，当Ｎｉ—Ｗ—Ｐ—ＳｉＣ复合镀层中的磷含量大于８ｗｔ％时，镀层在镀态时呈非晶态结构；α—ＳｉＣ微粒的存在并不影响复合镀层的结构，也不参与结构的转变。热处理温度对Ｎｉ—Ｗ—Ｐ—ＳｉＣ复合镀层的组织结构有一定的影响，当温度升到３００～４００℃时，产生Ｎｉ３Ｐ粒子，起到沉淀硬化作用，因此，复合镀层的硬度最高；若继续升高温度，Ｎｉ３Ｐ粒子长大，然后集聚并粗化，导致镀层软化，硬度下降。扫描电镜证明，α—ＳｉＣ微粒在复合镀层中的分布较均匀。添加剂的加入，有利于提高复合镀层的晶化温度。

电镀法制取耐磨耐蚀复合镀层的性能研究

讨论了复合镀层的物理、化学性能。结果表明，复合镀层在镀态是非晶态．在400℃等温时．镀层由非晶态转化为晶态，伴随着NixPy相拆出；在镀液中加入少量的添加剂，能提高复合镀层的硬度、耐磨性和晶化温度；热处理温度对复合镀层的硬度和耐磨性有较大的影响，400℃时．硬度和耐磨性达到最佳值；复合镀层的耐磨性优于硬铬，在腐蚀介质（硝酸除外）中的耐蚀性优于1Cr18Ni9Ti不锈钢。

电沉积CeO_2-Ni-W-P-SiC复合镀层组织结构的研究

稀土元素因其独特的理化性能而被广泛应用于材料科学领域。为得到理想的复合材料，在Ｎｉ－ Ｗ－ Ｐ－ ＳｉＣ复合电镀液中加入稀土氧化物二氧化铈制得ＣｅＯ２ － Ｎｉ－ Ｗ－ Ｐ－ ＳｉＣ复合镀层。利用电子探针Ｘ射线能谱仪、扫描电子显微镜和Ｘ射线衍射仪分析了镀层成分、形貌及组织结构。镀层中含４％ ～７ ％ 碳化硅和５％ ～１４％ 二氧化铈，在镀态下为非晶态，在２００℃时开始晶化，至５００℃时完全转变为晶态，热处理对镀层表面形貌无影响。表明ＣｅＯ２ － Ｎｉ－ Ｗ－ Ｐ－ＳｉＣ复合镀层具有良好的稳定性。

电沉积RE-Ni-W-B-B_4C-MoS_2复合镀层的性能研究

研究了RE Ni W B B4 C MoS2 复合镀层在不同氧化温度和时间下的抗高温氧化性。结果显示 ,当温度小于80 0℃时 ,RE Ni W B B4 C MoS2 复合镀层被氧化的程度较小 ;温度超过 80 0℃ ,氧化膜的增重呈直线增加。RE Ni W B B4 C MoS2 复合镀层的硬度随着热处理温度的升高而增加 ,当热处理温度达到 4 0 0℃时 ,复合镀层的硬度升到极大值 (136 8HV) ;若继续升高温度 ,镀层硬度逐渐降低。RE Ni W B B4 C MoS2 复合镀层的耐磨性经 4 0 0℃热处理后最好。工艺条件对RE Ni W B B4 C MoS2 复合镀层的表面形貌影响较大 ,随着电流密度或镀液温度的升高 ,复合镀层结晶粗 ,晶粒大 ;反之 ,镀层结晶细 ,表面晶粒细小。RE Ni W B B4 C MoS2 复合镀层的镀态下以非晶态为主 ,部分已晶化 ;当经 5 0 0℃热处理后 ,复合镀层已晶化 ;经 80 0℃热处理后 ,CeO2 和B4 C仍以化合物的形式存在 ,由此可以说明 ,CeO2 和B4 C的加入 ,可以提高RE Ni W B B4 C MoS2