PbO_2-TiO_2纳米复合电极的制备及光电催化性能

本文采用脉冲电沉积法制备了PbO_2-TiO_2纳米复合电极,采用SEM、EDS和XRD表征了该电极的形貌、结构与元素组成,并研究了该电极的光电响应性质以及对染料罗丹明B的光电催化降解性能。结果表明,在脉冲频率10 Hz、沉积电流密度0.05 A/cm^2、占空比0.2的条件下制备的PbO_2-TiO_2电极具有最快的电沉积速度、最佳的纳米颗粒含量以及最长的电极寿命。该电极在365 nm紫外光照射下光电催化降解罗丹明B 90 min后,罗丹明B的紫外吸收特征光谱完全消失。

温度对Ti/β-PbO_2-WC复合电极材料耐蚀性的影响

为解决传统锌电积用阳极材料存在的能耗高、污染大、机械强度低、易弯曲等缺陷,以钛为基体,使用WC颗粒掺杂改性,通过直流电镀法制备了Ti/β-PbO_2-WC复合电极。通过电化学Tafel曲线、阻抗谱和扫描电镜等考察了温度对电极表面形貌及耐腐蚀性能的影响。结果表明:改性复合电极主要成分为β-PbO_2及少量的WC,当电镀温度为60℃时,β-PbO_2镀层表面平整、晶粒分布均匀,形状规则,电极具有较小的自腐蚀电流密度和较大的电荷转移电阻,且弥散效应较小,耐蚀性良好。

稀土Y掺杂Ti/SnO_2+MnO_x/PbO_2电极的电化学性能研究

采用热分解和电沉积的方法制备了稀土元素Y掺杂Ti/SnO2+MnOx/PbO2耐酸阳极。用XRD、SEM表征了电极的物相和表面形貌,用CV、EIS测定了电极的电化学性能,并研究了Y掺杂对电极在强酸性溶液中使用寿命的影响。结果表明:Y以Y2O3的形式与SnO2形成半导体固溶体,使电极在高电流密度(4A/cm2)下的预期使用寿命达到70h;同时该电极的析氧电位高达2.1V,且电极表面呈蘑菇状,电催化性较好,Ti/SnO2+Y2O3+MnOx/PbO2电极是一种较理想的耐酸阳极材料。

PbO_2/Ti改性电极电催化氧化酸性品红的试验研究

采用热氧化法制备了PbO2/Ti改性电极,以酸性品红为处理对象,采用未掺杂和掺杂Fe、Ni的改性电极电催化氧化降解酸性品红,比较不同电极的电催化效果,考察电流密度、电解质浓度对电催化氧化处理系统的影响。结果表明:在酸性品红初始浓度为100mg/L,电流密度为75mA/cm2,电解质(Na2SO4)浓度为12g/L的条件下,分别以掺杂Fe和Ni电极为阳极,1h后酸性品红的去除率分别为91.86%和93.04%;Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Fe和Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Ni电极,其电催化性能明显优于传统PbO2/Ti电极。

硫酸溶液中苯酚在Ti/PbO_2电极上的循环伏安研究

用循环伏安法研究了Ti/PbO2电极在苯酚硫酸溶液中的电催化作用.结果表明,在硫酸溶液中,Ti/PbO2阳极对苯酚具有电催化氧化作用.如果苯酚浓度较低,产生的吸附态羟基自由基可以将苯酚氧化,直至完全矿化.当苯酚浓度较高或产生的羟基自由基量相对较小时,苯酚或中间产物可吸附在电极表面,降低电极的真实表面积,减少电极的活性点,阻止反应物接近电极表面,抑制苯酚的进一步氧化.随着电解时间的延长,这些吸附物由于逐渐被氧化,电极活性恢复.

Ti/PbO_2电极在测定COD中的应用

以Ti/PbO2电极作为工作阳极组成的三电极系统,用葡萄糖配制了一系列COD浓度的标准溶液,采用恒电位电解,用测定工作电极上电流的变化值来测定COD的大小。实验确定的最佳测定条件为工作电压1.8V、电解液浓度0.03mol/L、测定时间2.5min;最佳再生条件为再生液浓度0.2mol/L、再生时间2min;COD测定最佳范围为50～350mg/L。发现对葡萄糖水溶液的电解如控制在以上条件下,其COD的浓度值与工作电极上电流的变化值将呈现良好的线性相关性。并通过对已知浓度标准溶液的测定表明该方法对COD测定具有一定的通用性。

高效Ti/PbO_2电极制备及对酸性红G的降解研究

以十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)作为添加剂,采用共沉积方式制备新型Ti/PbO_2电极,分别采用扫描电镜、X射线衍射、循环伏安扫描、交流阻抗、X射线光电子能谱及强化寿命等手段对电极性能进行表征,并以酸性红G(ARG)作为目标有机物,考察了添加剂对电极性能的影响.结果表明,经过DTAC改性,电极表层晶相仍为β-PbO_2,但电极表面颗粒细化,比表面积增加,析氧过电位由1.845V提升至1.886V,膜阻抗由102.1?/cm2下降至55.7?/cm2.此外,通过ARG电催化降解及强化寿命测试表明,改性后电极的催化性能及稳定性能均有了很大的提高.其中,对于最优改性电极(PbO_2-DTAC(0.5)),电解60min后ARG的脱色率高达86.8%,强化寿命可达到232.5h,是改性前电极寿命的2倍多(96h).

新型不锈钢基PbO_2-WC-ZrO_2复合电极材料的研制

在不锈钢基体上电沉积PbO2-WC-ZrO2复合镀层。研究了电沉积工艺参数对复合镀层的影响。确定了最佳工艺规范:J=3A/dm2,t=2.5h,θ=25°C,ρ(ZrO2)=40～50g/L,ρ(WC)=30～40g/L。获得了镀层结构均匀、致密,w(ZrO2)=4%～6%,w(WC)=7%～10%的PbO2-ZrO2-WC复合惰性阳极材料。将该阳极材料应用于电积锌其析氧电位为1700mV。新型PbO2-ZrO2-WC复合电极材料满足了惰性阳极材料的要求。

Co改性PbO_2/Ti电催化电极处理模拟染料废水

以脱色率为考察指标,研究了自制Co改性PbO2/Ti电催化电极处理亮绿、结晶紫和甲基橙3种模拟染料废水的最佳条件:控制电流分别为0.30、0.30、0.15 A,处理7、7、9 min,加入电解质NaCl 0.5、0.7、0.5 g。动力学实验结果表明:亮绿和甲基橙的降解过程符合一级反应动力学关系,结晶紫符合零级反应动力学关系。紫外分光光度法测试结果表明:3种染料分子在电解催化过程中生色基团被破坏,发生了降解,揭示了Co改性PbO2/Ti电催化电极降解机理。

Ti/nano-TiO_2-Pt复合电极催化甲醇氧化的研究

采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备纳米TiO2(Ti/nano-TiO2)膜电极,再用电沉积法在纳米TiO2膜上修饰Pt微粒,制成Ti/nano-TiO2-Pt复合电极。用循环伏安法研究了纯Pt丝电极和Ti/nano-TiO2-Pt电极对甲醇氧化的电催化活性以及稳定性。结果表明:对甲醇氧化,复合电极比Pt丝电极具有更高的催化活性,且对甲醇氧化中间产物CO的吸附量少,因而不易中毒;复合电极载铂量达到一定值时,电极具有最强的催化活性。

电沉积条件对Ti/Sb-SnO_2/β-PbO_2电极性能的影响

采用电沉积法镀制Ti/Sb-SnO2/β-PbO2电极,研究电沉积时间、镀液温度、pH值、NaF浓度,以及电流密度等因素对电极催化活性和稳定性的影响规律.结果表明,当电沉积时间为1 h,镀液温度为60℃,镀液pH值为1,NaF浓度为0.04 mol.L-1,组合电流密度为600/400 A.m-2(梯度电流密度)时,电极性能最佳,对苯酚降解率达91.4%,强化寿命为23 h.

CeO_2-TiO_2/Ti复合膜电极液膜光催化降解染料废水

采用溶胶-凝胶法制备了CeO_2-TiO_2/Ti复合膜电极,以该复合膜电极为阳极、Cu为阴极,组装高效低耗的斜置双极液膜光催化反应装置,以活性艳红X-3B(RBR)为目标污染物,在可见光激发下进行光催化降解,探讨了电极制备条件对CeO_2-TiO_2/Ti复合膜电极光催化性能的影响,考察了不同条件对RBR脱色率的影响,并初步探究了可见光光催化降解RBR的机制。结果表明:(1)最佳制备条件为CeO2、TiO2摩尔比(简写为n(Ce∶Ti))1∶10、煅烧温度400℃。线性伏安曲线和紫外—可见漫反射谱图分析表明,该制备条件下得到的CeO_2-TiO_2/Ti复合膜电极具有较明显的可见光响应。(2)在RBR初始质量浓度为20mg/L、RBR废水循环流量为5.10L/h、初始pH为2.0的最佳条件下,可见光光催化90min时,RBR脱色率可达80.8%。(3)RBR光催化降解过程中的紫外—可见分光光度谱图分析表明,CeO_2-TiO_2/Ti复合膜电极液膜光催化降解RBR主要是使其发色基团即偶氮键断裂,并由苯环生成小分子有机酸等中间产物,而不能使其矿化。

锡锑中间层的铕掺杂量对Ti/PbO_2电极性能的影响

采用涂层热解法在Ti基体表面制备不同掺杂量的铕掺杂锡锑中间层,并在锡锑中间层的表面电镀上PbO2。对所制备的电极作LSV曲线,研究了电极的电化学性能;以对硝基苯酚为目标有机物,考察了电极的电催化活性;采用SEM,XRD等分析方法表征了电极中间层的形态、元素组成和结构组成,据此分析了电极的性质。结果表明,铕掺杂量对电极的各项性能有较大影响,制备电极时以n(Sn)∶n(Sb)∶n(Eu)=1∶0.1∶0.01为佳,该掺杂量下得到的电极析氧电位和电催化能力较高,表面涂层结构和覆盖度较好,电化学寿命达78.6 h。

MnO_2/PbO_2复合电极的电化学电容行为

研究了向纳米MnO2中添加PbO2制成复合电极的电化学性能。恒流充放电测试表明,PbO2添加量为26.5%时,MnO2单电极的10mA放电比电容从203.6F/g提高到339.2F/g,50mA放电比电容从150F/g提高到267.8F/g。结合循环伏安实验,初步认为PbO2对MnO2的改性作用基于在MnO2充放电过程中,Pb元素进入MnO2晶格,PbO2与MnO2形成了复合物Pb(X)Mn(Y)(X=Ⅳ,Ⅱ;Y=Ⅳ,Ⅲ)。这些复合物可以共氧化和共还原,使MnO2/MnOOH的均相氧化还原过程进行得更为完全。

Ag掺杂Ti/PbO2电极的制备及其在苯酚降解中的应用

使用化学还原和电沉积的方法制备了单质银(Ag)掺杂的Ti/PbO2电极(Ti/Ag-PbO2)。在保持镀银液浓度一定的条件下,通过改变镀银的时长制备出三种银含量的钛基体二氧化铅电极(Ti/Ag1-PbO2、Ti/Ag2-PbO2、Ti/Ag3-PbO2)。利用X射线光电子能谱(XPS)和X射线荧光光谱分析(XRF)确定了PbO2电极中Ag的价态和掺杂量。扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)结果表明,Ag掺杂未明显改变电极的表面形态和晶型。根据涂层附着力测试试验发现,掺银PbO2电极与基底之间有更好的结合力,电极使用寿命提高了约2.5倍。电化学交流阻抗谱(EIS)和循环伏安法(CV)测试结果表明,Ag的掺杂大幅降低了PbO2电极的电荷转移电阻,提高了电极的电催化活性。利用掺银量2.7%(质量分数)的Ti/PbO2电极降解100mg/L的苯酚水溶液,相较常规Ti/PbO2电极,完全降解时间缩短了33.3%,降解能耗下降了34%。

KF掺杂Ti/SnO2-Sb复合电极电催化降解处理酚醛树脂废水研究

以KF、SbCl3和SnCl2为原料在Ti基底上制备KF掺杂Ti/SnO2-Sb复合电极,并以CODCr去除率为指标,考察了该复合电极电催化氧化降解处理酚醛树脂废水的性能。结果表明,对于CODCr质量浓度为2060 mg/L的预处理后酚醛树脂废水,在槽电压为10 V,pH值为7,支持电解质Na2SO4的投加量为150 mg/L的电催化氧化降解处理工艺条件下,电解2 h后,CODCr去除率达93%。采用KF掺杂Ti/SnO2-Sb复合电极对酚醛树脂废水进行电催化降解处理,其CODCr浓度可明显降低。

聚苯胺中间层改性Ti/PbO2电极的制备及其降解性能

引入导电聚合物聚苯胺膜(PANI,polyaniline)对Ti/PbO2电极进行改性,采用两步电沉积法成功制备出Ti/PANI/PbO2电极。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、线性伏安扫描(LSV)和交流阻抗(EIS)对制备的电极进行表征,以甲基橙为目标污染物,探讨了PANI的沉积时间对电极性能的影响,并研究了Ti/PANI/PbO2电极对罗丹明B和4-硝基苯酚的降解性能。结果表明,PANI的引入未影响活性层PbO2的晶相结构和形貌特征,但显著提高了电极的析氧电位,Ti/PANI/PbO2的析氧电位可达3.43V。当PANI聚合时间为30min时,电极Ti/PANI-30/PbO2的电化学性能和电催化降解效果最佳。在电流密度为30mA/cm^2、污染物初始浓度为50mg/L、Na2SO4浓度为0.1mol/L的实验条件下,反应120min后,Ti/PANI-30/PbO2对甲基橙、罗丹明B和4-硝基苯酚的去除率分别为99.8%、99.9%和94.0%。

βPbO_2-SPE膜电极材料的制备和性能

将Pb2+络离子交换进入Nafion324基膜内,在碱性条件下通氯气氧化制备出βPbO2-SPE膜电极材料,研究了Nafion324膜的活化、浸渍液中Pb2+的浓度、氧化时间、超声波搅拌强度和氧化温度等参数对βPbO2-SPE电极材料的结构和性能的影响．结果表明,浸渍液最佳组成为0．05 mol·L-1 Pb(NO3)2+1 mol·L-1 NH4Ac;氧化过程中最适宜超声波搅拌强度为40 W,最佳氧化温度为40℃,氧化时间为2．0 h．在最佳工艺条件下制备的βPbO2-SPE膜电极中活性βPbO2的含量高,βPbO2活性层致密,βPbO2分布均匀,与基膜结合牢固．电化学降解苯酚时βPbO2-SPE膜电极具有比较高的电流效率和电化学稳定性．

PbO_2-CeO_2电极的制备及其电化学性能

为解决传统铅银合金存在的铅污染和钛基PbO2(DSA)基体易钝化、使用寿命短等问题,以不锈钢为基体,用稀土Ce改性,制备了PbO2-CeO2电极。分析了PbO2的形成机理,通过析氧曲线、Tafel曲线、EDS能谱及扫描电镜考察了温度、电流密度、稀土Ce等对电极性能的影响及所制备电极的元素分布及表面形貌。结果表明:最佳制备工艺为190 g/L Pb(NO3)2,15 g/L Cu(NO3)2,0.5 g/L NaF,30 g/L CeO2,pH值为2～3,机械搅拌,温度70℃,电流密度10～20 mA/cm2,时间30 min;所制备的镀层平整、均匀,电化学性能优良,镀层中CeO2质量分数约为4%～6%;PbO2-CeO2电极析氧电位1 500 mV左右,节能性能明显优于传统惰性阳极。

不锈钢基PbO_2-WC-CeO_2复合镀的机理及镀层性能

不锈钢基PbO2-WC-CeO2复合电极克服了传统钛基二氧化铅(DSA)电极基体易钝化、寿命短和成本高等缺点,以往对其电化学性能研究不多。采用复合电沉积方式在不锈钢基体上制备了PbO2-WC-CeO2复合电极,通过循环伏安曲线(CV)考察了复合电极的电沉积过程;通过X射线衍射(XRD)、能谱分析仪考察了复合电极的元素组成;通过扫描电镜(SEM)考察了复合电极的表面形貌变化;通过Tafel曲线、析氧曲线考察了电极掺杂前后的电化学性能变化。结果表明:WC和CeO2固体颗粒的加入使得PbO2电沉积过程发生了择优生长和晶粒细化,电极耐腐蚀性能提高,催化活性和节能性能变佳。