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本期目录
2008年 第59卷 第S1期 刊出日期:2008-06-30
    表面与界面工程
    硝基苯在碳化钨/碳纳米管粉末微电极上的电化学行为
    王晓娟, 马淳安, 李国华
    化工学报. 2008, 59(S1):  1-5. 
    摘要 ( 811 )   PDF (1381KB) ( 335 )  
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    采用表面修饰和原位还原碳化技术制备了碳化钨(WC)/碳纳米管(CNT)纳米复合材料,并以其为电催化剂制成了WC/CNT纳米复合材料粉末微电极(WC/CNT-PME)。采用计时电流法、循环伏安法和原位红外反射光谱技术研究了酸性溶液中硝基苯在WC/CNT-PME上的电化学行为,讨论了扫描速率和温度对其电化学行为的影响。结果表明,WC/CNT纳米复合材料对硝基苯的电催化活性明显高于碳纳米管和纳米碳化钨;硝基苯在WC/CNT-PME上的还原反应是一受吸附控制的不可逆过程,其还原产物为对氨基苯酚。

    有机电解液对锂离子电池合金型负极材料性能的影响
    王连邦, 康虎强, 杨珍珍, 徐土根, 毛信表, 马淳安
    化工学报. 2008, 59(S1):  6-10. 
    摘要 ( 816 )   PDF (686KB) ( 390 )  
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    锂离子电池合金型负极材料的研究得到了广泛的关注,但是合金电极与电解液相互作用的研究非常少。本文采用电镀和热处理相结合的方法制备出Cu6Sn5合金薄膜电极,研究了各种电解液对电极性能的影响。研究结果表明,合金电极在LiN(CF2SO2)2(LITFSI)为溶质的电解液中表现出比在常用的以LiPF6作为溶质的电解液中更高的容量和更好的循环性能。合金薄膜电极在1mol·L-1 LITFSI/EC∶DEC(1∶2)电解液中具有更小的反应电阻和更大的反应电流密度,锂离子在电极上插入和脱嵌的可逆性良好,反应电阻只有在1mol·L-1 LiPF6/PC电解液中的1/10。研究结果表明,乙烯碳酸酯(EC)由于在充放电过程中会形成固体电解质界面(SEI)膜,能大幅度提高材料的电化学性能,在锂离子电池中是不可或缺的。

    电化学微型流动反应系统初探
    黄蕊, 陈声培, 黄桃, 孙世刚
    化工学报. 2008, 59(S1):  11-14. 
    摘要 ( 845 )   PDF (884KB) ( 436 )  
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    应用MEMS技术研制出不同尺度的梳齿状微阵列电极,设计了相应的电化学微型流动反应系统。针对乙醛酸电合成的特点,尝试乙二醛电氧化合成乙醛酸体系,结合离子色谱对电合成产物进行分析。研究结果初步表明,本文所设计的电化学微型流动反应系统,具有结构简单、操作方便、连续生产等优点,可在不添加支持电解质的条件下,实现氧化乙二醛电合成乙醛酸的过程。

    不同介质中间硝基苯磺酸钠的电化学行为
    屠晓华, 褚有群, 赵峰鸣, 黄祥岳, 马淳安
    化工学报. 2008, 59(S1):  15-19. 
    摘要 ( 581 )   PDF (1146KB) ( 451 )  
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    研究了铜电极上间硝基苯磺酸钠在含有四丁基高氯酸铵(TBAP)电解质的质子惰性介质(DMF)、质子介质(H2O)及混合介质(DMF/H2O)中的电化学行为。结果表明:在质子惰性介质中,间硝基苯磺酸钠分步连续地被还原为ArNO-2·和[ArNO22-·阴离子自由基;其中ArNO2/ArNO-2·为扩散控制的单电子转移可逆氧化还原反应。在水溶液中,间硝基苯磺酸钠经历了ArNO2/ArNO和ArNO/ArNHOH反应。而在混合溶剂中,由于DMF的存在阻碍了硝基的质子化进程,间硝基苯磺酸钠经历了ArNO2/ArNO-2·和ArNO-2·/ArNHOH反应。通过量化计算进一步证实了上述实验结果。

    2,2-二羟甲基丙醛电氧化的循环伏安研究
    梁镇海, 孙红艳, 陈翠翠
    化工学报. 2008, 59(S1):  20-24. 
    摘要 ( 768 )   PDF (972KB) ( 293 )  
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    采用电沉积和热分解方法制备了Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2电极,用循环伏安法(CV)对该电极在酸性溶液中氧化2,2-二羟甲基丙醛的电极过程进行了理论探讨。重点考察了扫描速率和2,2-二羟甲基丙醛浓度等因素对2,2-二羟甲基丙醛氧化为2,2-二羟甲基丙酸的影响。结果表明:在酸性溶液中,Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2电极可将2,2-二羟甲基丙醛氧化为2,2-二羟甲基丙酸,此电极具有较好的电催化作用。根据Delahay理论,该电氧化过程为扩散步骤所控制,此结果为2,2-二羟甲基丙醛氧化反应的研究提供了理论依据。

    [BMIM]BF4中马来酸在Pt上的电化学还原和原位红外光谱
    陈声培, 楼乔奇, 陈燕鑫, 孙世刚
    化工学报. 2008, 59(S1):  25-29. 
    摘要 ( 830 )   PDF (961KB) ( 437 )  
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    采用循环伏安法(CV)、计时电量法(CA) 和电化学原位红外反射光谱 (in situ FTIRS),从分子水平上研究了离子液体[BMIM]BF4中马来酸在Pt电极上的电化学还原过程。结果表明,[BMIM]BF4中马来酸在Pt电极上的还原是受扩散控制的准可逆过程,测得扩散系数为1.0×10-7cm2·s-1;in situ FTIRS研究发现,[BMIM]BF4中马来酸在Pt电极上的还原发生在其中的一个羧基位上,即马来酸首先获得一个电子生成阴离子自由基,随后再获得一个电子生成二价阴离子。

    离子液体RMimBF4中硝基苯电还原传荷特性
    陈松, 马淳安, 褚有群, 毛信表, 朱英红
    化工学报. 2008, 59(S1):  30-33. 
    摘要 ( 711 )   PDF (519KB) ( 259 )  
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    采用循环伏安法研究了离子液体RMimBF4中硝基苯在微铂电极上电还原动力学特性参数——传递系数α的变化规律。研究结果表明,离子液体中,硝基苯电还原过程的第2个电子转移反应是速度控制步骤。该反应的传递系数α随硝基苯浓度增加而减小;相同浓度时,温度升高,α迅速增大。在离子液体EMimBF4-水-硝基苯体系中,相同硝基苯浓度下,随水含量增加,α先减小,后增大。不同离子液体中,α的变化规律为:EMimBF4>〖JP〗BMimBF4>HMimBF4

    乙醇在SnO2掺杂的TiO2-Pt复合纳米催化剂上的电催化氧化
    王树西, 查龙武, 王建, 郑鹏, 肖英, 褚道葆
    化工学报. 2008, 59(S1):  34-37. 
    摘要 ( 606 )   PDF (815KB) ( 212 )  
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    通过溶胶凝胶和电沉积法制备了SnO2掺杂的钛基纳米TiO2-Pt(nano-TiO2-Pt)复合纳米催化剂。XRD和SEM的研究结果表明,SnO2的掺杂改变了TiO2的结构。通过对它们的电化学性质的比较发现,SnO2的掺杂使nano-TiO2-Pt复合纳米催化剂的电化学活性表面积增加,常温常压下对乙醇的电化学氧化电位负移,氧化能力明显提高。

    对苯二酚在DMPC仿生膜上的电化学行为
    邱瑾, 陈声培, 田利, 曾冬梅, 甄春花, 孙世刚
    化工学报. 2008, 59(S1):  38-42. 
    摘要 ( 639 )   PDF (823KB) ( 296 )  
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    在金电极上构筑一种双肉豆蔻磷脂酰胆碱(DMPC)仿生浇铸膜。经椭圆偏振仪和电化学方法测量证实,DMPC仿生膜是较为致密的多层膜,同时对苯二酚能够透过DMPC仿生膜到达金电极表面进行氧化反应。结果表明,对苯二酚不仅可在脂质膜中进行电子转移,而且是一种重要的生物分子。反应在仿生环境内进行,也为研究生物小分子在真正的生物体内的反应提供有益的帮助。本文探讨对苯二酚在仿生膜修饰电极上的电化学行为,为生物膜中的电子转移过程提供了十分重要的信息。

    三氯乙酸在活性银阴极上的电还原脱氯
    徐颖华, 马昊, 刘奇, 龚金星, 张佳, 徐春凤, 马淳安
    化工学报. 2008, 59(S1):  43-46. 
    摘要 ( 867 )   PDF (481KB) ( 556 )  
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    采用循环伏安法和恒电流电解法研究了碱性水溶液中三氯乙酸在活性银阴极上的电化学还原脱氯反应。实验结果表明:活性银阴极对三氯乙酸的还原脱氯反应具有很高的电催化活性,三氯乙酸在银电极上的还原反应是个分步脱氯过程,主要的路径为三氯乙酸--二氯乙酸--氯乙酸--乙酸。

    乙二醛在纳米TiO2-Pt电极上的电催化氧化
    何建国, 侯源源, 徐迈, 张雪娇, 褚道葆
    化工学报. 2008, 59(S1):  47-50. 
    摘要 ( 555 )   PDF (770KB) ( 303 )  
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    通过电沉积修饰铂微粒制备Ti基纳米TiO2-Pt(Ti/nano-TiO2-Pt)修饰电极,采用循环伏安法研究了乙二醛在Ti/nano-TiO2-Pt上的电催化氧化。结果表明:Ti/nano-TiO2-Pt修饰电极对乙二醛的氧化呈现较高的电催化活性,可作为乙二醛电氧化合成乙醛酸的高活性催化电极。
    锌溴液流电池通道的计算流体力学模拟
    苏静, 陆海彦, 韩金磊, 孙见蕊, 刘雪峰, 林海波
    化工学报. 2008, 59(S1):  51-54. 
    摘要 ( 708 )   PDF (1898KB) ( 532 )  
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    针对不同类型的锌溴液流电池通道,利用流体力学计算软件 FLUENT对流体的流动状态进行了模拟。结果表明,在相同流速条件下,直角通道和弯角通道流体的局部流速最大值都出现边壁突变处;在液流电池反应区,流体的局部流速和湍流程度的分布存在不均匀现象。通过改变进出反应区的分流通道数量和结构,可以使电解液在反应区流动均匀,改进整个流动体系的传质性能,进而使锌溴液流电池电堆的充放电性能得到提高。
    能源和环境工程
    锌/银二元金属体系中五氯吡啶的电催化还原脱氯
    龚金星, 徐颖华, 马淳安, 马昊, 祝占根
    化工学报. 2008, 59(S1):  55-59. 
    摘要 ( 730 )   PDF (768KB) ( 410 )  
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    研究了Zn/Ag二元金属体系对五氯吡啶的催化还原脱氯性能。实验考察了初始pH值、催化剂的投加量、反应温度等参数对反应的影响,在此基础上探讨了其脱氯机理。实验结果表明:反应温度为60℃时,单一锌粉能够对五氯吡啶进行还原脱氯生成四氯吡啶,但是收率不高,只有20%左右,在银的催化作用下,四氯吡啶收率得到了很大提高。当反应初始pH控制在弱酸条件下(5左右),硝酸银浓度为10 g·L-1时,反应3h后四氯吡啶收率可达到60%以上。在Zn/Ag双金属表面,五氯吡啶的脱氯反应符合一级反应,速率常数为0.0097 min-1。

    电化学诱发羟基自由基降解水中酚类污染物
    马香娟, 丛燕青, 吴祖成, 周明华, 余峰
    化工学报. 2008, 59(S1):  60-63. 
    摘要 ( 853 )   PDF (614KB) ( 399 )  
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    DMPO(5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide)为自旋捕集剂,采用电子自旋共振技术(electron spin resonance spectroscopy,ESR)直接证实了经氟树脂改性的βPbO2阳极和不锈钢网阴极构成的电化学体系中产生的羟基自由基(·OH)。通过电化学氧化水中含酚类及其前驱体污染物,发现环状结构化合物受电化学产生的羟基自由基攻击而发生开环反应产生易生物降解的有机酸,如反丁烯二酸和草酸,直至完全矿化为CO2和水分子,苯醌是酚类污染物开环前产生的共同稳态中间体。该类污染物的电化学降解共性规律为电化学氧化技术的工业化应用和提高其处理工艺的经济性提供了理论依据。

    氧化镧掺杂二氧化铅电极的制备及其在有机物降解中的应用
    张铁明, 王勋华, 赵峰鸣, 童少平, 马淳安
    化工学报. 2008, 59(S1):  64-69. 
    摘要 ( 671 )   PDF (883KB) ( 231 )  
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    利用电沉积法制备了氧化镧掺杂的二氧化铅电极(La2O3-β-PbO2)。XRD和SEM显示La2O3颗粒均匀地嵌在二氧化铅镀层中,电化学测试表明La2O3掺杂显著提高了二氧化铅电极的析氧过电位。利用La2O3-β-PbO2电极降解了水中的对氯苯酚,与常规β-PbO2电极相比,La2O3-β-PbO2电极不但有较高的COD去除率,而且具有较高的电流效率。相同条件下电解480 min后,La2O3-β-PbO2电极对体系COD的去除率和电流效率分别为61.76%和3.68%;而β-PbO2电极分别仅有30.58%和1.01%,显示了较好的应用前景。

    污水微生物燃料电池的细菌催化剂驯化
    王凯鹏, 郝文钰, 陈胜利
    化工学报. 2008, 59(S1):  70-74. 
    摘要 ( 899 )   PDF (744KB) ( 411 )  
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    采用一种无腔室连续流结构作为微生物燃料电池的反应器,考察了驯化条件和阳极电极材料对无介体微生物燃料电池性能的影响。结果表明,培养液COD负荷、电极材料以及放电电流对微生物燃料电池的性能都有直接影响。在驯化的初始阶段培养液的COD负荷和电流不宜过大,否则会影响厌氧微生物代谢,导致其丧失电活性;以20%PTFE石墨膜作为阳极电极材料,其孔径大小与厌氧微生物个体大小更为匹配,同时也具有较高的孔隙率,表现出最好的阳极性能。

    材料化学工程与纳米技术
    碳化钨载铂的制备及其对硝基苯的电催化还原
    陈赵扬, 赵峰鸣, 马淳安, 黄赟, 盛江峰
    化工学报. 2008, 59(S1):  75-79. 
    摘要 ( 650 )   PDF (957KB) ( 553 )  
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    以偏钨酸铵(AMT)为钨源前驱体,气流式喷雾干燥仪造粒,得到空心球状结构偏钨酸铵,固定床气固反应,以CO/CO2为还原碳化气氛在800℃下制备了介孔空心球状碳化钨。采用氯铂酸作为铂源,用浸渍、气相还原法制备了Pt/WC粉末催化剂。通过XRD和SEM测试手段对Pt/WC粉末样品进行了表征,表明Pt成功负载在介孔WC材料上。采用循环伏安法、以Pt/WC粉末微电极为工作电极,研究了Pt/WC对在质子惰性介质中硝基苯的硝基还原的催化作用。结果表明,Pt/WC催化剂对硝基还原有着良好的电催化活性和化学稳定性。

    电化学合成含交替苯/噻吩结构的电致变色聚合物
    张诚, 徐意, 徐宇, 项文勤, 马淳安
    化工学报. 2008, 59(S1):  80-83. 
    摘要 ( 648 )   PDF (526KB) ( 474 )  
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    利用Kumada偶联合成了2,5-二苯基噻吩(DPT)、1,4-二噻吩基苯(DTP)及1,4-二(3-甲基-2-噻吩基)苯(DMTP),并电聚合得到相应的聚合物PDPT、PDTP和PDMTP。PDPT的电化学稳定性较差,而PDTP和PDMTP在0~1.2 V间具有良好的电活性。此外,PDTP和PDMTP分别具有青-橙和红-绿-蓝的电致变色现象,可用于电致变色器件。

    基于聚苯胺纳米纤维的气体传感元件构建及传感性能
    曾繁武, 刘晓霞, King Tong Lau, Dermot Diamond
    化工学报. 2008, 59(S1):  84-87. 
    摘要 ( 802 )   PDF (776KB) ( 332 )  
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    丝网印刷碳电极的0.125 mm绝缘带上直接铺展微观孔径为300~400 nm的聚苯胺(PANI)纳米纤维(直径60 nm)薄膜,构建气体传感元件。通过监测甲苯、乙醇及二氯甲烷蒸气对气体传感元件电阻的影响研究其对挥发性有机溶剂蒸气的传感性能。利用扫描电镜(SEM)分析研究了PANI纳米纤维的形貌。

    活性氧化镍电极电催化合成二甘醇酸
    赵峰鸣, 李姗姗, 朱英红, 马淳安
    化工学报. 2008, 59(S1):  88-92. 
    摘要 ( 592 )   PDF (843KB) ( 774 )  
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    通过电化学氧化还原技术将镍电极进行活化制备活性氧化镍电极,结合AFM、循环伏安和恒电流电解等技术研究了二甘醇在NaOH溶液中电催化氧化合成二甘醇酸。结果表明,经活化后的镍电极对二甘醇具有较高的电催化活性,镍电极经15 min活化处理后的电催化活性最佳。获得的最佳电解工艺条件为:电流密度17 mA·cm-2,电解反应温度60℃,二甘醇浓度0.3 mol·L-1,NaOH浓度2 mol·L-1,此时二甘醇酸的收率为66.7%,电流效率为66.1%,二甘醇的转化率达89%。

    1,4-二乙氧基苯与3,4-亚乙基二氧噻吩的电化学共聚
    张诚, 王纳川, 徐意, 马淳安
    化工学报. 2008, 59(S1):  93-97. 
    摘要 ( 620 )   PDF (809KB) ( 417 )  
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    利用恒电位聚合法合成了1,4-二乙氧基苯(DEB)与3,4-亚乙基二氧噻吩(EDOT)的共聚物。单体浓度为DEB 0.1 mol·L-1,EDOT 0.01 mol·L-1,溶液为乙腈,四丁基高氯酸铵(TBAP)为支持电解质。研究不同电位下聚合的共聚物的电化学性能。并用扫描电子显微镜观察了共聚物在ITO玻璃上的成膜情况。结果表明EDOT的加入可提高DEB的电化学活性以及在ITO玻璃电极上的成膜性能。荧光光谱显示出共聚物在402 nm和530 nm有较强的发射峰,说明EDOT的加入成功调节了聚1,4-二乙氧基苯(PDEB)的发光波长(399 nm)。

    苯胺和环氧丙烷共聚物在BMIHSO4中的电化学聚合和表征
    叶慧, 李美超, 刘艳娜, 马淳安
    化工学报. 2008, 59(S1):  98-100. 
    摘要 ( 743 )   PDF (815KB) ( 404 )  
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    在1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐(BMIHSO4)离子液体中,采用循环伏安法合成了苯胺和环氧丙烷共聚物(PAN-PPO),并与聚苯胺(PAN)进行了对比。结果表明:在相同条件下,PAN-PPO的电合成速度远大于 PAN。同时采用红外光谱FTIR和扫描电子显微镜SEM对PAN-PPO进行了表征,FTIR表明苯胺和环氧丙烷在BMIHSO4中发生了共聚,SEM表明PAN-PPO由直径小于80 nm的纳米纤维组成。

    掺硼金刚石纳米棒电极的制备及电化学性质
    罗代兵, 只金芳
    化工学报. 2008, 59(S1):  101-104. 
    摘要 ( 634 )   PDF (1205KB) ( 591 )  
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    高纯胆碱的制备
    王伟, 张新胜
    化工学报. 2008, 59(S1):  105-109. 
    摘要 ( 835 )   PDF (962KB) ( 699 )  
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    研究了WU64-H型阳离子交换树脂对氯化胆碱中金属离子的去除情况,考查了不同转型剂、料液初浓度及流速对离子交换过程的影响。实验结果表明,在常温条件下,用电子级四甲基氢氧化铵溶液对树脂进行转型,料液初始浓度为2 mol•L-1,流速为5倍床层体积每小时时,提纯效果最好,提纯后氯化胆碱中金属离子的含量均达到要求。在此条件下,对提纯后的氯化胆碱进行电解,电流密度为1000 A•m-2,电解温度为50 ℃,电解结束后,产品胆碱中金属离子的含量均在100 μg•L-1以下,达到工业上高纯胆碱的纯度要求。