超级电容器用(RuO_2/MnO_2)·n H_2O复合电极的研究

采用电沉积法制备超级电容器用钽基(RuO_2/MnO_2)·n H_2O复合薄膜电极材料,制定钽箔基体的预处理方法、复合溶液主盐的配置比例、电沉积参数和热处理参数。重点研究了初始沉积液中Mn^(7+)与Ru^(3+)摩尔浓度比以及不同热处理参数对((RuO_2/MnO_2)·n H_2O复合薄膜附着力与电学性能的影响。借助扫描电镜、X射线衍射仪对薄膜的形貌和物相分析,用电化学工作站对该复合薄膜电化学性能进行测量。实验结果表明,当初始沉积液中Mn^(7+)与Ru^(3+)摩尔比为3:1,热处理温度为250℃,时间为2.5h,所制备出的复合电极薄膜具有较好的附着力和较高的比电容,分别为14.8MPa与418F/g。该复合薄膜在不同扫描速率下的循环伏安图具有高度可逆的氧化和还原曲线,说明其具有很明显的电容特性,是一种较为理想的RuO_2基复合薄膜。

Ti/IrO_2-RuO_2涂层电极对2,4,6-三氯苯酚的氧化降解

采用Ti/IrO_2-RuO_2涂层电极对2,4,6-三氯苯酚(TCP)溶液进行电化学氧化降解研究。结果表明:TCP降解效率与溶液初始p H、溶液初始浓度、电解时间,外加电压、及溶液中电解质的量相关,在外加电压为7 V、p H=3、Na_2SO_410 g/L的条件下,Ti/IrO_2-RuO_2涂层电极对初始浓度为0.025 g/L的TCP溶液处理150 min后,TCP降解效率达到99%以上。通过探讨TCP在酸性条件和碱性条件下降解的中间产物及降解规律,表明在酸性条件下TCP的降解主要是通过·OH自由基氧化和在阳极表面直接氧化的共同作用实现的,而碱性条件下起主要反应的是·OH自由基的氧化作用。

CeO_2对Ti/RuO_2(0.5)-Co_3O_4(0.5)电极电催化性能的改进作用

为了改进Ti/RuO2(0.5)-Co3O4(0.5)电极的析氧催化性能,采用热分解法在400℃下制备了稀土Ce改性Ti/RuO2(0.5)-Co3O4(0.5)氧化物电极,对稀土Ce掺杂量进行了优化。通过开路电压、循环伏安及极化曲线研究了电极在1.0mol/LKOH溶液中的析氧催化活性。结果表明:稀土Ce掺杂可明显提高电极伏安电荷量、内外活性表面积及电极表面粗糙度,同时能降低析氧反应表观活化能;当其掺杂量为10:4时电极性能最佳,伏安电荷量和表面粗糙度分别高达806mC/cm2和3047.83,析氧反应表观活化能低至15.74kJ/mol。这主要是稀土Ce具有孔引发剂的作用,可提高活性氧化物晶粒的分散性,使电极活性表面积增加,改善了析氧催化活性。

溶胶凝胶法制备纳米级RuO_2过程中Ru的成因分析

RuO2是电化学工业和催化领域的重要材料之一,比较而言,Ru属有害相。论文以RuCl3和柠檬酸为前驱物,无水乙醇为溶剂制备了Ru和RuO2。采用DTA和XRD测试技术研究了产物的热过程和组织结构。产物中含有Ru的原因可能与溶液中源物质易满足发生歧化反应的条件以及随后烧结过程中残余有机物不完全燃烧使RuO2易发生氧化还原有关。

钽电容器用钽壳内壁RuO_2薄膜电极的表征及电化学性能

采用涂覆热分解氯化钌的方法,在金属钽壳内壁表面形成二氧化钌薄膜涂层,作为钽电容器的负极材料,可以提高全钽电容器的寿命及可靠性.采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对二氧化钌薄膜的表面形貌和结构进行表征.采用循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗谱等测试手段来表征二氧化钌薄膜电极的电化学性能.研究结果表明,热处理温度为280℃时制备的二氧化钌薄膜呈无定形的非晶态,薄膜电极具有212F/g的电容量,电化学性能良好.组装成ST3型60V330μF全钽电容器,经过赋能、电老化后容量约为345μF,等效串联电阻小于1Ω,漏电流小于10μA.

RuO_2·TiO_2固溶体表面阴离子吸附能力的SERS研究

This paper presents the study of the adsorption capacity of some anions on RuO2.TiO2 by surface enhanced Raman scattering (SERS). We deposit silver on the surface of RuO2 .TiO2 to obtain a SERS-active surface. Experimnent indicates that the adsorption capacity is in the following sequence: Cl->OH->PO3-4>SO2-4>NO-3. This paper also gives a discussion of the adsorption pattern of probe molecule on RuO2.TiO2/Ag.

RuO_2/CNTs催化剂的制备及催化氧化性能研究

以碳纳米管(CNT)为催化剂载体,以RuCl3.nH2O活性组分前驱物,采用浸渍法制备了无定形水合RuO2/CNTs催化剂。苯甲醇、环己醇等醇类作为研究对象,考察了RuO2纳米催化剂的催化活性,试验表明:该催化剂可在温和的条件下,以较高的催化氧化活性将苯甲醇、环己醇等醇类转化为相应的醛或酮,并考察了不同载体对负载RuO2催化活性的影响,碳纳米管作为载体的催化剂表现出较高的催化活性。采用XRD,TEM以及XPS等分析方法对催化剂进行表征。

High Area NiMo-RuO_2 Composite Coating as Hydrogen Electrode

The preparation method of NiMo-RuO2 composite coating, micrographic surface feature and roughness factor of the coating, influence of content of RuO, on electrocatalytic activity, steady-state polarization curves and electrochemical parameters, and stability of the electrode in 30% KOH contaning 10×10-6Fe3+ were repored. Experement results showed the NiMo-RuO2 electrode has more excellent elec-trocatalytic activity and stability than NiMo electrode.

聚3-(4-氟苯)噻吩与偶联剂改性RuO_2复合材料的制备

采用固体研磨法使RuCl3.xH2O与NaOH在室温下反应,产物在空气中200℃热处理3h后得到了RuO2颗粒。进而在室温下以硅烷偶联剂KH-550对RuO2颗粒进行表面改性,得到在氯仿中有良好分散性的改性RuO2颗粒。再将改性RuO2颗粒分散到3-(4-氟苯)噻吩(FPT)的氯仿溶液中,并以无水三氯化铁(FeCl3)为氧化剂,采用化学聚合法制备了PFPT/RuO2复合材料。对复合材料的结构与形貌进行了FT-IR、XRD、SEM等表征,并在0.5mol/L硫酸溶液中,用循环伏安(C-V)和恒电流充放电等测试研究了复合材料的电化学性质,结果表明,复合材料中RuO2的比容量可达390F/g。

RuO_2电极的XPS和UPS研究

应用XPS和UPS研究了不同烧结温度下制备的RuO_2电极表面组成和价带结构。实验表明,电极表面的O/Ru原子比、I(σ+π)/1(π~*)强度比和π~*结合能随烧结温度升高而增大,意味着费米能级边d电子密度减少和RuO_2更难氧化为活性中间体RuO_4。我们认为RuO_2电极析氧活性中心是缺氧结构而不是RuO_3。解释了电极的电催化活性随烧结温度升高而降低的原因。

RuO_(2)/TiO_(2)复合催化剂制备及光催化性能

通过湿浸法结合热处理工艺制备了RuO_(2)/TiO_(2)复合催化剂,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行了表征,并对RuO_(2)用量、光照强度、甲基橙溶液的pH值和通气量等不同条件下该复合催化剂的光催化效果进行了分析。结果显示,RuO_(2)的掺杂并未显著改变TiO_(2)的晶面结构,随着RuO_(2)质量分数的增加,样品颗粒尺寸先增大后减小,在添加质量分数为0.15%时达到较为理想的平衡点,光照强度为4.23 mW/cm2时,降解甲基橙的降解率达65%。同时甲基橙溶液为酸性,煅烧温度为550℃时,光催化效果更好。通气量并不是影响光催化效果的关键因素。RuO_(2)/TiO_(2)复合催化剂的制备和应用提供有价值的参考。

热分解法合成制备Ti/RuO_(2)-HfO_(2)的工艺优化与电容性能研究

通过热分解法制备Ti/RuO_(2)-HfO_(2)二元复合氧化物涂层,利用XRD对涂层组织结构进行表征,通过循环伏安和充放电曲线分析对涂层的超电容性质进行研究。实验结果表明,Hf的加入有利于非晶态组织的形成;随着Hf含量的增加,电极比电容呈现先增大后减小的变化趋势,当Hf含量为50%时,电极比电容最大;Hf具有促进电化学稳定性的作用。

电解预处理污泥的脱水机理及汞分布

以钌钛铱电极为阳极电解预处理污泥,研究其脱水机理、直接氧化的影响和电解过程中可能产生的氧化物质以及氧、过氧化氢、臭氧和羟基自由基对污泥胞外聚合物(EPS)的影响。在外加电场作用下会产生O_(2)和OH^(-),但不产生H_(2)O_(2)和O_(3)。O_(2)对多糖(PS)和蛋白质(PN)的降解无明显影响;OH^(-)含量与电流密度呈正相关,且EPS的降解主要是由OH^(-)氧化引起的。水含量(WC)的降低主要归因于OH^(-)对絮凝体结构和细胞膜的攻击和破坏,增加了EPS的质量浓度,并且降解了一部分PN和PS。经电解处理的污泥毛细管抽吸时间(CST)高于未处理的污泥,归因于电解过程中EPS质量浓度的增加和污泥絮体尺寸的减小。污泥中的HgO在电脱水过程中更多地进入水相并被氧化,元素汞在OH^(-)的作用下被氧化成Hg^(2+)。

基于原位电生成活性氯体系对有机废水的降解

以含氯盐罗丹明B(RhB)模拟废水为研究对象,利用Ti/RuO_(2)-IrO_(2)为阳极、纯钛板为阴极的Ti/RuO_(2)-IrO_(2)-Ti电化学体系进行电化学降解研究。文章讨论了电解质种类、电解质浓度、电流密度和初始p H对Rh B脱色速率的影响。结果表明:与Na_(2)SO_(4)相比,电解质为NaCl时Rh B的脱色率更高;电流密度的增加有利于Rh B的脱色和活性氯的生成;RhB溶液在酸性条件下的脱色速率远高于碱性条件下的脱色速率。通过阳极伏安特性法分析不同电解质以及有无RhB体系下的电极反应,并推测出不同电解质体系对Rh B脱色效果存在差异的原因,并对反应过程中RhB溶液进行紫外光谱分析。结果表明:在NaCl体系中,体现RhB色度情况(λ=554 nm)的吸收峰的强度随时间下降,而λ=283.5 nm处体现RhB共轭结构的吸收峰的强度则升高。这表明RhB没有被彻底去除,而是被活性氯攻击生成含有共轭结构的中间产物。

RuO_(2)/BiOCl复合光催化剂的制备及其固氮性能研究

BiOCl在光催化固氮领域中有着广阔的应用价值,但其光生电子-空穴对的快速复合限制了其应用和发展。本文首先采用水解法制备了一种具有丰富氧空位的新型RuO_(2)/BiOCl复合光催化剂,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、光致发光光谱、电子顺磁共振等对其进行了表征,采用300 W氙灯为模拟太阳光源,评估了其光催化固氮性能。结果表明:当复合催化剂中RuO_(2)负载量达到0.2%(质量分数)时,RuO_(2)/BiOCl具有更好的固氮活性,在光照1 h后其最佳活性达到了131.9μmol/L。相较纯BiOCl催化剂,其固氮性能提升了3.5倍。最后,本文对催化剂的反应机理进行了相关探索,为制备具有更高固氮活性的光催化剂提供参考。

曲面响应法优化电化学氧化工艺深度处理垃圾渗滤液生化出水的研究

以Ti/RuO_(2)-IrO_(2)电极为阳极、不锈钢电极为阴极构建电化学氧化工艺,用于前置反硝化/PN/Anammox混凝后的垃圾渗滤液脱氮除碳处理的研究。采用响应曲面法的BBD法考察电流密度、极板间距、初始pH、反应时间对COD去除率的交互影响,并建立相关的数学模型,分析电化学氧化过程中总氮的转化。结果表明,各个影响因素显著,模型回归线性好,预测COD去除率最大值为89.38%。最佳实验条件为:电流密度为350 mA/cm^(2)、极板间距为24 mm、初始pH为7.0、反应时间为3.2 h。实际测得的COD去除率为90.12%,对腐殖酸、腐殖质类物质去除效果好,总氮中的氨氮被完全去除,部分氨氮转化为硝氮。

Ti/RuO_(2)-IrO_(2)阳极在碱性体系的失效行为

以Ti/RuO_(2)-IrO_(2)阳极为研究对象,对其在碱性析氧条件下的主要失效机制进行了深入的研究。利用X射线衍射仪(XRD)、热场发射扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析其失效前后的物相和形貌变化,利用标准强化电解寿命试验、电化学分析等手段探讨了Ti/RuO_(2)-IrO_(2)涂层阳极在碱性环境中的性能。结果表明,碱性体系中的强化电解并不是均匀的,可分为4个阶段;电极在碱性体系下的腐蚀是由外向内的,Ti/RuO_(2)-IrO_(2)涂层钛阳极的电解失效机制是物理作用和化学作用的叠加,物理变化主要表现为涂层变薄、裂纹加宽甚至剥落,化学变化表现为涂层中的贵金属氧化物逐渐被腐蚀,裸露出钛及其氧化物,导致电阻增大。

基于脉冲电沉积法制备RuO_(2)材料及其超级电容器性能

RuO_(2)作为一种比较优秀的电极材料,在超级电容器中具有较大应用,但RuO_(2)电容性能受限于颗粒粒径大小以及分散性。为解决RuO_(2)颗粒容易团聚和分散性较差的问题,以RuCl_(3)·nH_(2)O为前驱体,采用新型脉冲电沉积法在泡沫Ni上电沉积RuO_(2)作为超级电容器的电极材料。并使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及电化学工作站表征材料的表面微观形貌、物相组成和电化学性能。结果表明:分别电沉积15 min和30 min,RuO_(2)在Ni上生长为一层50 nm和150 nm厚度均匀的薄膜;电化学性能测试表明其内阻较低以及充放电时间较长;电沉积15 min的P15样品在20 mV/s扫描速率下具有576 F/g的比电容,在1 A/g电流密度下具有400 F/g的比电容。因此,脉冲电沉积法制备的RuO_(2)材料具有比较优异的性能,在超级电容器的电极材料制备中具有一定的应用前景。

析出型LaFe_(0.9)Ru_(0.1)O_(3)钙钛矿催化剂在丙烷催化氧化反应中的自活化现象

负载型贵金属催化剂在能源转化和环境污染控制等领域有广泛应用.相对于采用传统方法制备负载型贵金属催化剂,还原析出策略在控制贵金属的粒径,增强贵金属与载体相互作用方面具有独特的优势.但是在高温还原气氛下,贵金属析出的同时往往伴随着母体结构中其它元素的析出,这会对催化剂的性能产生较大影响.因此,理解催化剂在还原气氛下以及后续反应条件下的结构演变,对于催化剂的设计及制备具有重要意义.本文通过800℃还原Ru掺杂的LaFe_(0.9)Ru_(0.1)O_(3)(LFRO)钙钛矿前驱体制备了贵金属析出的LFRO催化剂(LFRO800R),并用于丙烷催化氧化反应.活性测试结果表明,析出Ru催化剂的丙烷氧化性能远远低于原始的LFRO.当第一次反应结束,催化剂床层温度降至室温后再次评价其性能,LFRO 800R催化剂会发生“自活化”现象,在210℃下催化丙烷反应速率达到了22.3 molCO_(2)·h^(-1)·kgcat^(-1),是该温度下贵金属未析出LFRO催化剂的5倍,反应10 h后仍表现出较高的稳定性.为进一步研究LFRO800R在丙烷氧化反应中发生“自活化”的原因,在不同温度对LFRO 800R进行氧化处理,发现经过400℃氧化后得到的LFRO800R400O表现出最佳的丙烷催化活性.采用高分辨透射电镜、能量散射谱、漫反射红外傅立叶变换光谱、扫描电镜、X射线衍射、Raman光谱和X射线光电子能谱等方法对催化剂进行了表征,结果表明,经过800℃还原预处理,伴随着Ru从LFRO钙钛矿结构的体相中析出到表面,钙钛矿A位元素La也会析出并在RuFe(Ru占据主导)颗粒表面形成一层LaO_(x)覆盖层,阻碍了反应物分子在活性位点Ru上的吸附与活化,导致LFRO 800R在丙烷完全氧化反应中的低温区间表现出失活的现象.而在400℃的氧化气氛处理下,该LaO_(x)包裹层会从析出颗粒的表面完全去除,伴随着少部分界面处的Ru重新进入钙钛矿结构,大量有活性的Ru物种被暴露出来,因此催化剂表现出较好的丙烷催化氧化性能.活化后的LFRO800R400O催化剂中Ru的平均粒径为12 nm,远远小于负载型Ru/LFO800R400O催化剂的34 nm,说明还原析出策略在控制贵金属粒径方面有优势.综上,本文揭示了还原析出策略制备的Ru基钙钛矿催化剂的失活原因以及后续的氧化气氛中“自活化”的原因,为理性设计与制备高效的析出型贵金属催化剂提供了借鉴.

单分散RuO_(2)球形颗粒的制备及RuO_(2)/CuO电阻性能的研究

二氧化钌(RuO_(2))具备较高的电阻稳定性和较低的电阻温度系数,被广泛应用于制备厚膜电阻浆料的导电相。以无水氯化钌为原料,水为反应介质,选用绿色且经济的还原剂,利用水热还原法,得到了兼具单分散和高球形度的RuO_(2)颗粒,可满足电阻浆料制备的需要。采用扫描电子显微镜(SEM)分析了RuO_(2)粉的形貌、粒径和团聚状态,以X射线衍射仪(XRD)检测颗粒的晶相,并利用电化学工作站测试了RuO_(2)球形颗粒与RuO_(2)/CuO复合材料的电阻特性。结果表明:单分散、球形度高、尺寸均匀的金红石型纳米RuO_(2)的阻抗值最小,其导电性明显优于出现明显团聚的RuO_(2)颗粒,RuO_(2)/CuO也表现出较强的导电性。由阻抗测试结果可知,RuO_(2)颗粒的加入可显著提升CuO的导电性。