高碳铬铁在氢氧化钠水溶液中电化学氧化过程

发布时间：2021-07-03 21:50

　　铬铁电化学氧化法是一种新的制备铬酸钠的方法,然而高碳铬铁在NaOH水溶液中的电化学氧化过程尚不明确。采用循环伏安法（CV）、稳态极化法（LSV）等电化学测试方法对金属铬、高碳铬铁在NaOH水溶液中的电化学氧化过程进行研究,通过扫描电子显微镜（SEM）、能量散射谱（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）对高碳铬铁电解后固相产物表征,判断固相产物的组成。结果表明,高碳铬铁不同于金属铬的电氧化过程,它在NaOH溶液中通过Cr（0）→Cr（Ⅵ）的电氧化方式生成铬酸钠,中间产物Cr（OH）₃和Fe（0）发生电化学反应生成稳定的FeCr₂O₄。随着NaOH浓度的增加,电势较低时,受高碳铬铁中Fe（0）的影响,高碳铬铁容易在NaOH水溶液中发生钝化;当电势足够正时,钝化膜溶解,生成铬酸钠、氢氧化铁和亚铬酸亚铁,同时,阳极表面有氧气析出。高碳铬铁电化学氧化制备铬酸钠的适宜条件:碱浓度≥2 mol/L,阳极电势≥1.6 V（vs.SCE）。 

【文章来源】：应用化学. 2020,37(06)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

金属铬电极(a)、高碳铬铁电极(b)在0.1 mol/L NaOH溶液中的循环伏安曲线

为了验证为铬酸钠的脱附峰,测定了加入0.001 mol/L铬酸钠对金属铬在0.1 mol/L NaOH溶液中CV曲线的影响,结果如图2所示。 比较图2曲线a和b,当电势负扫至1.05 V时的峰面积明显增大,说明溶液中铬酸钠的存在使电极表面附着的铬酸钠更容易发生脱附。当电势负扫至0.78 V,发生还原反应如式(3)所示[6]:

电势从-1.6 V开始向电势正方向扫描,当电势范围在-1.6～0.40 V内电流密度无明显变化。 因为高碳铬铁电极在静止状态下不发生选择性溶解,所以在低电势范围内电极发生电化学氧化生成了Fe(OH)2、Fe3O4、Fe2O3和Cr(OH)3[12-14]。 此时,由于Fe(OH)2、Fe3O4、Fe2O3和Cr(OH)3的生成量少,高碳铬铁未出现明显的氧化峰。电势正扫至0.40 V时,电流密度迅速上升,高碳铬铁电极表面开始析氧。 随后,电势继续正移,电极表面生成了红棕色的固相含铁氧化物,同时,电解液变黄生成了6价的铬酸钠。

【参考文献】：
期刊论文
[1]硫代硫酸钠处置含铬污染土壤效果及形态分析[J]. 高焕方,李亚玲,王东,郑佳,张恩智,严欢,李聪.  工业安全与环保. 2019(09)

博士论文
[1]水溶液中铬电氧化还原过程及铬系材料制备[D]. 张波.中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所) 2017



本文编号：3263418