复合金属氧化物薄膜电极的制备及除盐性能研究

发布时间：2017-04-25 11:19

  本文关键词：复合金属氧化物薄膜电极的制备及除盐性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水滑石不仅在水处理吸附方面有很大应用,而且在超级电容器方面有广泛研究。本研究首先采用了共沉淀法,然后利用原位-水热法由泡沫镍作为基体,在泡沫镍表面合成了镍铝复合氧化物(NiAl-MMO)薄膜、镍钴铝复合金属氧化物(NiCoAl-MMO)薄膜、负载钯的镍铝复合氧化物(NiAl-MMO/Pd)薄膜即相应的类水滑石煅烧产物。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)等手段进行表征,结果表明在泡沫镍表面成功的合成了NiAl-MMO、NiCoAl-MMO、NiAl-MMO/Pd薄膜。对所制备的NiAl-MMO、NiCoAl-MMO、NiAl-MMO/Pd薄膜电极进行电化学性能测试,循环伏安、交流阻抗以及恒电流充放电测试,结果表明此薄膜电极具有良好的电化学性能,Ni Al-MMO薄膜电极在电流密度为0.5A/g、1.0A/g、2.0A/g、3.0A/g的条件下电容值为533F/g、500F/g、467F/g、450F/g;此薄膜电极在串联电路的等效电阻为3.1Ω,转移电阻为0.8Ω。对不同比例的NiCoAl-MMO薄膜电极进行对比,发现NiCoAl-MMO(1.5:1.5:1)薄膜电极的电容值最大,然后对NiCoAl-MMO(1.5:1.5:1)薄膜电极详细进行研究,在电流密度为0.5A/g、0.8A/g、1.0A/g、2.0A/g的条件下电容值为1167F/g、1066F/g、933F/g、866F/g;此薄膜电极在串联电路的等效电阻为1.6Ω,转移电阻为0.8Ω。NiAl-MMO/Pd薄膜电极在电流密度为0.5A/g、1.0A/g、2.0A/g、3.0A/g的条件下电容值为667F/g、600F/g、567F/g、530F/g;此薄膜电极在串联电路的等效电阻为1.5Ω,转移电阻为0.8Ω。对所制备的NiAl-MMO、NiCoAl-MMO、NiAl-MMO/Pd薄膜电极进行除盐性能测试,结果发现初始盐浓度为3mmol·L-1、静态电压为1.0V、溶液的pH为8的情况下是NiAl-MMO薄膜电极的最佳吸附条件,对Cl-离子的吸附率达到58.17%,吸附容量为0.51mg·cm-2。NiAl-MMO薄膜电极可以通过电极反接来实现电极再生,脱附率可达87.96%;在同样的实验条件下NiCoAl-MMO薄膜电极对Cl-离子的吸附率达到61.01%,NiCoAl-MMO薄膜电极通过电极反接,脱附率可达86.78%。并且经过十次电吸附脱附循环试验后,吸附率没有明显衰减,反映了薄膜电极材料的重复利用性良好。我们又进一步对薄膜电极进行吸附动力学和热力学研究,结果显示NiCoAl-MMO材料自身吸附属于二级动力学,吸附过程受化学反应控制,在对薄膜电极施加电压的情况下,属于一级动力学,吸附等温线符合Langmuir模型,NiCoAl-MMO薄膜电极的吸附属于单层吸附。NiAl-MMO/Pd薄膜电极对硝酸盐进行吸附及还原实验研究表明,在硝酸盐初始浓度为3mmol·L-1,静态电压为1.0V、溶液pH为8的情况下是NiAl-MMO薄膜电极的最佳吸附条件,NiAl-MMO/Pd薄膜电极对NO3-离子的吸附率达到40.32%,脱附率可达88.43%。进一步利用此薄膜电极对硝酸盐进行还原实验研究,3%的Pd的负载量的还原效果最好,中间产物亚硝酸盐产生累积,同时有副产物氨氮的产生。
【关键词】：水滑石 复合金属氧化物 薄膜电极 超级电容器 电吸附 除盐
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O646.54;TB383.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 水滑石11-15
• 1.1.1 水滑石（LDHs)的概述11
• 1.1.2 类水滑石的性质11-12
• 1.1.3 类水滑石薄膜的制备方法12-14
• 1.1.4 类水滑石的应用研究状况14-15
• 1.2 超级电容器15-18
• 1.2.1 超级电容器概述15
• 1.2.2 超级电容器的分类15-16
• 1.2.3 超级电容器电极材料的研究进展16-18
• 1.3 含盐废水处理的研究背景18-19
• 1.3.1 除盐技术的研究进展18-19
• 1.4 本课题研究的内容、目的及意义19-21
• 1.4.1 选题的目的和意义19
• 1.4.2 研究内容19-21
• 第二章 类水滑石及其复合金属氧化物的制备21-51
• 2.1 引言21
• 2.2 实验部分21-24
• 2.2.1 实验药品及仪器21-22
• 2.2.2 溶胶凝胶法制备NiAl-LDHs薄膜电极和NiAl-MMO薄膜电极22-23
• 2.2.3 共沉淀法制备NiAl-LDHs薄膜电极和NiAl-MMO薄膜电极23
• 2.2.4 共沉淀法制备NiCoAl-LDHs薄膜电极和NiCoAl-MMO薄膜电极23-24
• 2.2.5 共沉淀法制备NiAl-LDHs/Pd薄膜电极和NiAl-MMO/Pd薄膜电极24
• 2.2.6 样品表征24
• 2.3 结果与讨论24-50
• 2.3.1 溶胶凝胶法制备NiAl-LDHs薄膜电极和NiAl-MMO薄膜电极的表征24-27
• 2.3.2 共沉淀法制备NiAl-LDHs薄膜电极和NiAl-MMO薄膜电极的表征27-32
• 2.3.3 制备条件对NiAl-LDHs薄膜电极的影响32-39
• 2.3.4 共沉淀法制备Ni CoAl-LDHs薄膜电极和NiCoAl-MMO薄膜电极的表征39-44
• 2.3.5 共沉淀法制备NiAl-LDHs/Pd薄膜电极和NiAl-MMO/Pd薄膜电极的表征44-50
• 2.4 本章小结50-51
• 第三章 复合金属氧化物薄膜电极的电化学性能测试51-63
• 3.1 引言51
• 3.2 实验内容51-52
• 3.3 结果与讨论52-62
• 3.3.1 共沉淀法制备的NiAl-MMO薄膜电极的电化学性能测试。52-55
• 3.3.2 共沉淀法制备的NiCoAl-MMO薄膜电极的电化学性能测试55-58
• 3.3.3 共沉淀法制备的Ni Al/Pd-MMO薄膜电极的电化学性能测试58-62
• 3.4 本章小结62-63
• 第四章 复合金属氧化物薄膜电极的电吸附性能研究63-80
• 4.1 引言63
• 4.2 实验内容63-64
• 4.3 结果与讨论64-78
• 4.3.1 共沉淀法制备的NiAl-MMO薄膜电极的除盐性能测试64-68
• 4.3.2 共沉淀法制备的NiCoAl-MMO（1.5:1.5:1）薄膜电极的除盐性能测试68-72
• 4.3.3 共沉淀法制备的NiAl-MMO/Pd薄膜电极的电吸附及电还原除硝酸盐性能测试72-78
• 4.4 本章小结78-80
• 结论80-82
• 参考文献82-88
• 攻读学位期间主要成果88-89
• 致谢89-90
• 作者简介90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 樊西征;李佳哲;白雪峰;;水滑石负载钯催化剂的研究进展[J];化学与黏合;2015年05期

2 刘方园;胡承志;李永峰;梁乾伟;;MnO_2/CFP复合电极的制备及电吸附Pb~(2+)特性的研究[J];环境科学;2015年02期

3 王红宇;刘艳;;类水滑石Mg/Zn/Al焙烧产物对高氯酸盐的吸附[J];环境科学;2014年07期

4 祝春蕾;王海林;孙春宝;;脱硫类水滑石衍生复合氧化物不同方法的制备与表征[J];环境科学;2014年05期

5 钟琼;李欢;;Mg/Al水滑石微波共沉淀法合成及其对BrO_3~-吸附性能的研究[J];环境科学;2014年04期

6 李金鑫;孙文全;龙建;周敏;刘玲;;板式活性炭纤维电极电吸附除盐实验研究[J];水处理技术;2014年03期

7 李洁祥;莫龙庭;谢李娜;王敏黛;杨雪柯;郭清海;;利用水滑石及其煅烧产物去除水中氟[J];环境科学与技术;2013年10期

8 李娜;张国珍;杨仕超;武福平;陈现强;张淼;;活性炭纤维电吸附处理含盐溶液吸附特性研究[J];工业水处理;2013年08期

9 于洋;岳秀萍;刘吉明;曹岳;;Mg/Al/Fe型类水滑石焙烧产物吸附去除水中硫酸根离子[J];环境工程学报;2013年08期

10 韩江政;赵振冬;樊毅;王岚;;镍铁类水滑石对偶氮阴离子染料的吸附脱色作用[J];化学研究;2013年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 周小林;石墨烯及镍铁水滑石的制备与电容性能研究[D];黑龙江大学;2014年

2 徐盼;类水滑石的制备及其对水中硝酸盐的去除研究[D];华南理工大学;2013年

3 谷耀行;含镍层状化合物薄膜的制备及其电化学性能研究[D];北京化工大学;2013年

4 鲁晓伟;类水滑石基复合材料的制备及其性能研究[D];北京化工大学;2013年

5 叶正平;镍铝复合氧化物薄膜的制备及其电吸附性能研究[D];北京化工大学;2012年

6 赵晶晶;石墨烯及其复合物的制备与超电容性能研究[D];南京航空航天大学;2012年

7 宋延超;水滑石及其复合物的合成与电容性能研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

8 徐景;水滑石负载钯纳米晶的制备及其在Suzuki偶联反应中催化机理的研究[D];北京化工大学;2011年

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