材料期刊网，材料期刊，材料类期刊，材料期刊投稿

采用脉冲电沉积法制备了钛基铅-碳化钨-聚苯胺(Ti/Pb-WC-PAN)复合镀层,研究了工艺条件及固体颗粒的添加量对Ti/Pb-WC-PAN复合镀层析氧动力学参数及外观、结合力、沉积速率的影响,确定了最佳工艺条件为:聚苯胺15 g/L,碳化钨30g/L,脉冲导通时间0.3 ms,脉冲周期1.5 ms,平均电流密度3 A/dm2,温度25℃.与纯铅相比,在此条件下制备的复合电极其析氧电位明显降低约300 mV,电催化活性高.

关键词: 脉冲电沉积 , 铅基复合镀层 , 碳化钨 , 聚苯胺 , 析氧反应

Ti/IrO2-Ta2O5阳极的制备及其析氧电催化性能研究

李保松 , 林安 , 甘复兴

稀有金属材料与工程

通过热氧化技术在500℃条件下制备了一系列Ti/IrO2-Ta2O5阳极.采用线性扫描和循环伏安技术分析了不同铱钽比阳极涂层的析氧电流、电位和伏安电荷的变化规律,并结合扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)技术研究了Ti/IrO2-Ta2O5阳极的表面形貌、组成、结构对析氧电催化性能的影响.研究表明,在IrO2-Ta2O5涂层中,铱钽由于存在一定的互溶度而形成固溶体结构,铱钽互溶度与涂层中铱钽比有关且影响IrO2晶胞的大小.随着涂层组元IrO2含量的增加,涂层表面细小的IrO2晶体聚集体增多,析氧电催化活性增强;但当IrO2含量过多时,涂层附着力的下降和机械强度的降低对析氧电催化性能产生负面影响.IrO2-Ta2O5涂层的活性表面积不仅取决于活性组元IrO2的含量,还与涂层的结构有关,适宜的铱钽比才具有最大的催化活性.其原因可能在于涂层中加入的适量惰性元素钽与IrO2晶胞形成部分固溶体结构,增强了涂层附着力与机械强度,同时形成了多裂纹的网状表面结构,增加了涂层活性表面积,提高了电极的析氧电催化活性与电解稳定性.

关键词: IrO2-Ta2O5 , 氧化物涂层电极 , 析氧反应 , 电催化

氯离子对Pb-Ag-RE合金阳极电化学行为的影响

钟晓聪 , 蒋良兴 , 吕晓军 , 赖延清 , 李劼 , 刘业翔

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2014.00548

采用恒流极化,SEM,XRD,EIS和Tafel扫描对比研究了Pb-Ag-RE合金阳极在无Cl-和含500 mg/L Cl-H2SO4溶液中的腐蚀行为和析氧行为.结果表明,Pb-Ag-RE阳极在含Cl电解液中生成的氧化膜层出现“火山口”状孔洞,合金基底上分布着大量的腐蚀坑,呈现出明显的局部腐蚀特征.此外,Cl-的存在会减少阳极表面氧化膜层中PbO2的含量,抑制析氧反应中间产物的生成和吸附,进而增加析氧反应传荷阻抗.因此,500 mg/L的Cl-对Pb-Ag-RE合金阳极的耐腐蚀性能和析氧活性均会造成不利影响,工业生产中应尽量降低电解液中Cl-的浓度.

关键词: Pb-Ag-RE合金 , 铅基阳极 , 电沉积 , 氯离子 , 局部腐蚀 , 析氧反应

复合电沉积制备Ni/NiFe2O4电极及其电催化析氧性能

王丽品 , 王森林 , 段钱花

应用化学 doi:10.3724/SP.J.1095.2013.20385

采用共沉淀法制备尖晶石型NiFe2O4粉体,然后将其加入瓦特镀镍液中,采用复合电沉积制备Ni/NiFe2O4复合电极.通过改变镀液的pH值、阴极电流密度jk等条件,探索最佳工艺条件.运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征粉体以及复合电极的组成和结构.结果表明,在镀液pH值为5.8～6.0、jk为40×10-3 ～60×10-3 A/cm2条件下,所得复合电极中NiFe2O4的质量分数最高可达55.15％.采用循环伏安、稳态极化以及恒电势阶跃,研究了电极在5 mol/L KOH溶液中的电催化析氧性能.与Ni电极对比,Ni/NiFe2O4复合电极的电催化析氧性能更好,比表面积是镍电极的23.02倍,表观活化能降低了62.07 kJ/mol.恒电势长时间电解析氧实验表明,Ni/NiFe2 O4复合电极在碱性介质中具有较高的析氧稳定性.

关键词: 复合电沉积 , Ni/NiFe2O4 , 析氧反应 , 电催化

Al／Pb-0.2％Ag阳极在氟离子和硫酸体系中的电化学行为

宋宏伟 , 黄惠 , 谭宁 , 陈步明 , 郭忠诚

应用化学 doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2016.12.160086

为了研究铝基铅银合金阳极在含氟离子和硫酸的体系中电化学行为，对含银0.2％的铝基铅银合金阳极（ Al／Pb-0.2％Ag）分别在不同氟离子（ F－）和硫酸浓度下进行循环伏安测试和恒电流极化曲线进行了测试。结果表明，F－浓度升高时，对阳极表面单质铅氧化成二价铅以及二价铅氧化成四价铅有抑制作用，对四价铅还原为二价铅有抑制作用，但是对二价铅还原为单质铅有促进作用；此时析氧反应受阻，氧化成膜反应将被促进；硫酸浓度升高时，阳极上面铅的氧化和还原程度均先增大后减小；硫酸浓度为20 g／L、F－浓度0.1g／L时阳极的氧化成膜和析氧反应最为有利。

关键词: Al/Pb-0.2％Ag阳极 , 电化学行为 , 氧化成膜 , 析氧反应

铁基阳极析氧催化剂的研究进展与展望

高国锋 , 李丹丹 , 郝根彦 , 李晋平 , 赵强

应用化学 doi:10.11944/j.issn.1000-0518.2016.05.150287

利用电解水制氢来储存太阳能是未来能源发展的一大趋势.水的阳极氧化是这一过程中最重要也是最复杂的一步.因此,设计稳定而高效的水氧化催化剂是电解水制氢的关键.目前,研究比较成熟的是基于贵金属钌的水氧化催化剂,但由于其价格昂贵、储量较少无法大规模利用.铁作为钌的同族元素用于水氧化催化近年来受到了越来越多的关注.本文从铁基阳极水氧化催化剂研究现状、制备方法、催化体系及机理3个方面对电解水铁基阳极催化剂进行了综述.分析其当前存在的问题,为水氧化催化剂的进一步研究设计提供参考.

关键词: 铁基催化剂 , 电解水 , 析氧反应 , 研究进展

pH值对阳极电沉积Mn-Mo氧化物结构与性能的影响

史艳华 , 赵杉林 , 梁平 , 王玲 , 关学雷

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.12.002

通过热力学计算修正的 M nSO4‐SO2－4‐H2 O镀液体系平衡电势 E0‐pH图，明确了363K和 M n2＋浓度0．2mol · dm －3时M nO2物相结构材料阳极电沉积有效pH值范围，通过对氧化物结构表征及电化学性能测试获得了pH值的影响规律。结果表明：pH值在0．33～3．4时，随着pH值增大，有利于MnO2物相结构Mn‐Mo氧化物的有效析出，但pH值增大虽可提高阳极电沉积效率，却造成镀层质量变差，电催化性能明显劣化，镀液pH＝0．5时获得的Mn‐Mo氧化物具有优异的镀层质量和高的电催化性能。原因分析表明，该现象主要与氧化物制备过程中析氧反应的竞争密切相关：pH值较小时，竞争析氧反应造成固液界面搅动，抑制氧化物枝晶生长，同时使扩散层减薄，促进氧化物在电极微观表面各处更多形核，细化晶粒，从而提高氧化物的电催化性能。

关键词: Mn-Mo氧化物 , 阳极电沉积 , pH值 , 析氧反应 , 电催化性能

氧还原和析氧反应的双功能电催化剂--氮磷共掺碳负载四氧化三钴

黄颖彬 , 张敏 , 柳鹏 , 程发良 , 王立世

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(16)62462-2

金属-空气电池具备诸多优势,譬如绿色环保、能量转化率高、启动快速、能量密度高、使用寿命和干态存储时间长等.与燃料电池相比,金属-空气电池结构简单,放电电压平稳,成本低,但依然存在一些制约发展的问题,如阴极催化剂.阴极催化剂在金属-空气电池中发挥催化氧还原反应(oxygen reduction reaction, ORR)和析氧反应(oxygen evolution reac-tion, OER)的关键作用.铂及其合金常用作 ORR的单功能催化剂,而钌和铱等是目前 OER催化效率最高的,但 ORR活性很低,因此需要开发出一种廉价而又具备双功能催化作用的催化剂.单异原子掺杂的碳基催化剂的研究集中在 ORR催化性能上,而多异原子共掺碳最近有研究表明具有双催化氧的性质,如氮磷共掺碳.在这些氮磷共掺的碳架中,氮磷共掺物起着 OER催化作用,掺氮物为 ORR催化的活性位点,而掺磷物起着强化作用.异原子掺杂负载的钴基催化剂(如掺氮还原氧化石墨烯载 Co3O4)是近年来双功能催化剂研究的另一个热点.钴基催化剂有着催化 ORR和 OER的多价价态,然而其本身导电性能差,这一缺陷可通过杂化石墨化碳来弥补,石墨化碳有着优良的导电性能.据我们所知,目前仍没有关于氮磷共掺碳负载的 Co3O4双催化氧的研究.我们合成了氮磷共掺碳(NPC)负载的 Co3O4(Co3O4/NPC),并首次探索了其氧还原和析氧性能. Co3O4/NPC合成分两步进行.首先通过三聚氰胺与植酸之间的酯化或缩聚覆盖在导电炭黑颗粒表面,在保护气氛下焙烧得到 NPC,然后经溶剂热反应以及空气中氧化合成 Co3O4/NPC.催化剂的性能综合考虑了催化活性和稳定性两方面.采用线性扫描伏安法评估了 OER和 ORR的催化活性.对于 OER, Co3O4/NPC的起始电势是0.54 V (以饱和甘汞电极为参比电极),在0.80 V时电流密度达到21.95 mA/cm2,均优于 Co3O4/C和 NPC. Co3O4/NPC的高效 OER催化可归因于氮磷共掺物与 Co3O4之间的协同作用.对于 ORR, Co3O4/NPC的催化效率与商用 Pt/C相近,它们的扩散极限电流密度分别为–4.49和–4.76 mA/cm2(E =–0.80 V).在 ORR过程中, Co3O4起到主要的催化作用.采用计时电流(电流-时间)法评估了催化剂的稳定性.经6 h测定,对于 OER, Co3O4/NPC剩46%电流；而对于 ORR,剩95%电流.整体而言, Co3O4/NPC在 OER和 ORR中都表现出高的催化效率以及良好的稳定性.

关键词: 阴极催化剂 , 氧还原反应 , 析氧反应 , 掺杂碳 , 钴

非晶非贵金属催化剂的研究进展及展望

徐文策 , 王红霞

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(17)62810-9

近年来电解水产氢作为一种具有前景的制备及储存可再生能源的方法受到了各界的广泛关注.在此过程中,电解水催化剂是提高能源转换效率的关键.优秀的催化剂应具备高催化活性、高稳定性、低成本以及可大规模生产等性质.科研工作者对电解水的两部分反应,即析氢反应以及析氧反应均进行了广泛及深入的研究.目前,贵金属催化剂,如铂基、钌基催化剂的催化活性要高于其他元素催化剂,但由于其价格昂贵,储量较少使得贵金属催化剂无法得到大规模应用,因此发展非贵金属催化剂对绿色能源的发展具有重要意义.一般而言,催化剂的结晶度越高,其催化活性越好,而近年来非晶催化剂以其更高的催化活性位密度也越来越受到人们的重视.同时,非晶催化剂的成分更加灵活,相比晶体催化剂来说非晶催化剂可以在更大范围内对成分进行调节.此外,非晶催化剂的制备通常都在较为温和的反应条件下进行,这也能够降低生成成本,促进其工业化发展.在这篇综述里我们介绍了电解水反应的基本原理,总结了近期非晶析氢、析氧以及双功能催化剂的研究进展.并随后探讨了电解水反应目前的难点并对非晶催化剂的制备进行了展望.

关键词: 非晶催化剂 , 非贵金属材料 , 析氢反应 , 析氧反应 , 全电解水反应