收藏本站
《郑州大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

浸渍—氧化法制备β-PbO_2-SPE复合膜电极的研究

万亚珍  
【摘要】: SPE(solid polymer electrolyte)复合膜电极以其电解质简单、电流效率高、能耗低、副反应少、操作弹性大和催化活性好已成为电化学材料研究领域热点之一。现有的制备PbO_2—SPE复合膜电极的方法有机械施压法(热压法)和电化学沉积法两种,但这两种方法各有特点,也各存在不足。为此,本文首次提出并采用浸渍—氧化法制备β-PbO_2—SPE复合膜电极,旨在将催化活性更好的β-PbO_2通过化学方法直接沉积到SPE基膜上。作为河南省杰出人才创新基金项目(项目编号:521001400),本文以Nafion阳离子膜作为基膜,进行了基膜类型的选择与活化、制备技术与工艺条件优化、电极性能表征、电极改性和评价以及膜电极电催化降解苯酚研究,具有较高的学术理论意义和工程应用前景。 基膜是制备β-PbO_2—SPE复合膜电极的基础,依据Nafion膜的结构特征,通过净化实验和溶胀实验,以及SEM、EDS测试,表明Nafion324膜是较理想的基膜,确定出了基膜活化的方法及步骤,获得了基膜充分溶胀条件。在5种氧化实验方案基础上,获得浸渍-氧化法制备β-PbO_2—SPE复合膜电极的工艺路线。通过理论分析和较细致的单因素实验,首次优化出制备β-PbO_2—SPE复合膜电极最佳工艺条件为:浸渍过程中用超声波搅拌,温度50℃,浸渍液浓度配比为0.05 mol·L~(-1)Pb(NO_3)_2+1.0mol·L~(-1)NH_4Ac,浸渍时间2.0h;氧化过程中超声搅拌强度为40W,温度为40℃;氧化时间2.0h。在优化条件下经过8-11次重复浸渍—氧化过程,可制成完整的β-PbO_2—SPE复合膜电极。经过XRD、SEM、EDS测试,表明β-PbO_2—SPE复合膜电极沉积层主要成分为β-PbO_2,晶粒细小,致密且均匀分布在基膜上,与基膜结合牢固。稳态极化曲线显示,在1.0mol·L~(-1)H_2SO_4溶液中β-PbO_2—SPE复合膜电极析氧电位约为100mv(vs.SCE),交换电流密度为i~0=7.182×10~(-3)A·cm~(-2),电极的稳定性较好、耐腐蚀性强。循环伏安曲线证明膜电极具有电化学降解苯酚的能力,苯酚在膜电极上降解过程准可逆,受扩散控制。 根据化学沉积过程中添加剂的作用原理,从络合和缓冲型添加剂中选择F~-、从改性型添加剂中选择Fe~(2+)、从稳定镀液型添加剂中选择重金属离子Co~(2+),分别制备出3种改性β-PbO_2—SPE复合膜电极。通过XRD、SEM、EDS、稳态极化曲线、循环伏安曲线等研究,表明改性的β-PbO_2—SPE复合膜电极表面沉积的β-PbO_2更加均匀、致密,增强了膜电极的活性和稳定性,更适合作为电化学降解过程中的阳极材料。初步探讨添加剂在β-PbO_2沉积过程中机理的结果显示,添加F~-只改变催化层的形貌,添加Fe~(2+)和CO~(2+)形成了α-Fe_2O_3和β-PbO_2共沉积以及CO_3O_4和β-PbO_2共沉积的电催化层,提高膜电极的电催化活性。 β-PbO_2—SPE及3种改性复合膜电极降解浓度为100mg·L~(-1)的苯酚溶液的结果证明:在1.0mol·L~(-1)H_2SO_4介质中4种膜电极显示出较强的苯酚降解能力,其降解能力大小顺序可归结为:β-PbO_2/Co—SPE>β-PbO_2/Fe—SPE>β-PbO_2—SPE≈β-PbO_2/F—SPE,且在电解过程中,槽电压均低于相近测试条件下其它β-PbO_2电极,有利于降低能耗、提高电能效率,体现了膜电极的优点。实验结果从另一方面也证明加入添加物制备出了性能更加优良的β-PbO_2—SPE复合膜电极。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O657.1

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈明俊;;纳米二氧化钛膜电极测定痕量锌[J];四川化工;2011年04期
2 王茂君;刘成伦;谢太平;张晓敏;张柳;杨琦;;扑热息痛分子印迹膜电化学传感器的制备[J];化学研究与应用;2011年07期
3 王爱萍;贺明辉;尹衍升;;叠层式TiO_2/SnO_2复合纳米薄膜制备及其光电性能研究[J];功能材料;2011年S4期
4 杨全勇;余意;詹志刚;;密封层厚度对国产材料燃料电池性能影响[J];电池工业;2011年03期
5 苗政;邹金强;何雅玲;刘增;;空气自呼吸式直接甲醇燃料电池传输特性数值研究[J];化工学报;2011年S1期
6 孙时利;赵娟;邹志芬;柴雅琴;;2-水杨酰亚肼基-l,3-二硫杂环戊烷为载体的镧离子选择性电极的研究[J];化学传感器;2011年02期
7 叶丁丁;黄桂兰;朱恂;李俊;廖强;张彪;;零度以下环境中DMFC性能及传输特性[J];工程热物理学报;2011年09期
8 曹涛锋;林鸿;陶文铨;;质子交换膜燃料电池温度和电流分布同步测定[J];化工学报;2011年S1期
9 赵静;孙越;李永军;梁韧;;“三明治式”多层Au/Pt复合薄膜的制备及其对甲醇的电氧化(英文)[J];物理化学学报;2011年08期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭天右;范科;陈俊年;张晓虎;;柔性染料敏化太阳能电池膜电极的优化及性能研究进展[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
2 周震涛;邓柳江;詹炳然;;质子交换膜燃料电池用膜电极的制备工艺研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
3 谌敏;刘军民;廖世军;;直接涂膜法制备膜电极的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
4 王同涛;叶锋;方勇;刘桂成;王新东;;DMFC阳极催化层结构优化研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
5 刘桂成;王同涛;马傲冬;王新东;叶锋;;直接甲醇燃料电池运行参数的研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
6 石肇元;田建华;;PTFE含量和分布对PEMFC膜电极性能的影响[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
7 郝彦忠;武文俊;康志敏;;导电聚合物/TiO_2 p_n异质结电极光电化学研究[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
8 贺咏梅;刘军民;廖世军;;对传统膜电极制备方法(CCGDL)中主要影响因素的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
9 顾卫武;;离子选择性膜电极临床使用现状[A];海峡两岸医疗仪器学术会议论文集[C];1995年
10 任志宇;辛柏福;付宏刚;;一种新颖的TiO_2纳米粒子膜电极的制备方法[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 罗清岳;甲醇燃料电池走向零件标准化[N];电子资讯时报;2007年
2 本报记者  房琳琳;第一台国产自主创新燃料电池堆,无价![N];科技日报;2006年
3 记者 杨文平;全力推进燃料电池光纤传感快速产业化[N];长江日报;2009年
4 杨丽佳 李珊;针灸止痛又排石[N];健康报;2006年
5 于洋;直接甲醇燃料电池研究取得成果[N];中国化工报;2011年
6 郭慧;医学检验仪器的特殊维护[N];农村医药报(汉);2006年
7 于洋 张兆军;直接甲醇燃料电池技术获多项突破[N];科技日报;2011年
8 王江霞;直接甲醇燃料电池技术获多项突破[N];中国石化报;2011年
9 罗清岳;燃料电池新蓝海 商品化面临挑战[N];电子资讯时报;2007年
10 记者 李新龙通讯员 郭朝江;武汉电动汽车规模居全国首位[N];湖北日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 万亚珍;浸渍—氧化法制备β-PbO_2-SPE复合膜电极的研究[D];郑州大学;2007年
2 田植群;低温燃料电池用纳米催化剂新型制备技术的研究[D];华南理工大学;2004年
3 张学伟;质子交换膜燃料电池膜电极的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 张军;液体进料直接甲醇燃料电池膜电极的研究[D];天津大学;2003年
5 赵新生;直接甲醇燃料电池膜电极的电化学研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2005年
6 张扬健;SPE电解池和再生燃料电池膜电极研究[D];清华大学;2007年
7 王二东;小型自增湿自呼吸质子交换膜燃料电池及氢源的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 张素霞;葡萄糖氧化酶稳定有序多层(或单层)膜电极的研究[D];吉林大学;2005年
9 刘鹏;直接甲醇燃料电池电解质负载催化层的制备与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 汪国雄;直接甲醇燃料电池膜电极制备及阴极结构研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑丽萍;质子交换膜燃料电池低铂载量免增湿膜电极的制备研究[D];华南理工大学;2012年
2 周雅宁;PbO_2/SPE复合膜电极的制备与优化[D];郑州大学;2006年
3 杨言言;三维多孔膜电极电控离子分离过程离子传荷—反应特性[D];太原理工大学;2010年
4 唐建均;质子交换膜燃料电池膜电极模拟工况耐久性研究[D];武汉理工大学;2011年
5 李静;质子交换膜燃料电池膜电极性能及耐久性研究[D];武汉理工大学;2011年
6 尹丽君;合金层过渡铋膜与锑膜电极的制备及其分析应用[D];中国科学技术大学;2011年
7 冉洪波;质子交换膜燃料电池膜电极团簇模型与数值分析[D];重庆大学;2004年
8 颜健康;氧化还原穿梭电对法提高膜电极寿命研究[D];武汉理工大学;2010年
9 李晓芳;含卟啉(或酞菁)等功能分子有序多层(或单层)膜电极的组装和应用[D];吉林大学;2004年
10 张海林;质子交换膜燃料电池复合膜及膜电极的研究[D];北京化工大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026