氧化锰催化电流振荡对电解锰阳极的影响

发布时间：2020-04-06 17:11

【摘要】：我国是最大的金属锰生产国,工业上,电解锰通过恒流条件下电解硫酸锰水溶液制备金属锰,其Mn2+浓度达到了饱和。此外,电解锰过程具有流动性和开放性,电流密度高达400A/cm2,且伴随有离子浓度高、电流密度大、电极电位远远偏离平衡电极电位等特点,是典型的远离平衡态体系,蕴含着丰富的非线性机制。我们前期研究发现,工业电解锰过程中存在着大量的非线性行为,阳极出现电化学振荡现象,阴极出现枝晶的分形生长,这些非线性现象,会引起电解能耗的额外变化。因此,电解锰阳极的非线性动力学行为研究,可以为寻找电解锰节能减排新方法提供一条有效的道路。本文采用水热合成氧化锰催化电流振荡,对氧化锰的结构及外界因素进行研究,催化氧化水的分解,探索氧化锰催化电流振荡的机制。化学合成氧化锰替代原位生长的氧化锰,有望在大电流电解下为提高电流效率提供更多的可能。具体研究内容如下:①本论文通过水热合成方法合成不同结构的氧化锰,制备出不同化学结构和物理结构的Pt/Mn OX复合电极,用循环伏安法及电流时间曲线等研究电解锰阳极的电流振荡现象,实验中大大缩短了电流振荡的诱导期。通过XRD与SEM表征可知,δ-Mn O2片状结构及低价锰离子是形成电解锰振荡的关键因素,δ-Mn O2催化了电化学振荡的产生。②Mn(II)浓度实验及p H研究表明,在阳极上负载δ-Mn O2能够催化电化学振荡的产生,信号的维持仅需电解质的存在及p H值在酸性或者中性环境下。事实上,通过在阳极上负载适当的氧化锰可以避免Mn(II)等低价组分的氧化,提高水氧化的选择性。对Pt/Mn OX复合电极作为阳极出现的电流振荡进行功耗分析表明,从开始出现电流振荡到电流振荡最大振幅处的PAC/Paver均高达40%,其平均值在40%及以上。③动力学分析表明,覆压Mn OX层中的Mn O2+浓度和Mn OH2+浓度随着时间呈现周期性的变化,导致了H2O2浓度和电流呈现周期性的变化。得出电流振荡的频率fPCO=K[H+]0.5。同时进行了温度的相关实验,验证了机理的合理性。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF792

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;碳酸法制取化学二氧化锰的研究[J];云南冶金;1983年05期

2 胡乐铭;;由非氧化锰矿转变为放电二氧化锰的探讨[J];中国锰业;1985年04期

3 关之飘;低品位二氧化锰活化提纯的研究[J];中国锰业;2000年01期

4 马子川,谢亚勃,张雪荣;二氧化锰分析方法的改进[J];河北师范大学学报;2001年01期

5 邹兴;侯丽娟;邹洁钢;;用空气直接氧化锰的水解物制备高视密度初级化学二氧化锰[J];北京科技大学学报;2007年08期

6 宋静静;张萍;;低品位氧化锰矿中锰的还原回收[J];河北化工;2010年05期

7 耿世昌;干电池用二氧化锰及红锰的处理报告[J];化学世界;1957年01期

8 张其昕;;国外二氧化锰的生产研究概况与展望[J];金属矿山;1982年12期

9 学冶;铜—二氧化锰同时电解新工艺[J];有色金属(冶炼部分);1983年06期

10 谌曙永;;比利时化学二氧化锰生产及其发展情况[J];中国锰业;1985年01期

相关会议论文 前10条

1 刘素琴;赵家昌;黄可龙;;不同相二氧化锰的制备及其电性能[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

2 孙晓丹;马春来;王毓德;李恒德;;一种新型氧化锰介孔相的制备方法[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

3 张熊;杨秀双;纪丽艳;王毅;陈旭;杨文胜;;亚甲基蓝插层二氧化锰复合材料剥离/组装法制备及其性能研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

4 林中魁;庄凯寒;陈锦毅;蔡健益;苏程裕;林鸿明;;气凝合成奈米氧化锰粉体之特性研究[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年

5 季辰辰;蔡长君;鲁振江;包淑娟;;层状二氧化锰的合成及其电化学性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年

6 张治安;杨邦朝;邓梅根;胡永达;;氧化锰电极的微结构与电容行为研究[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年

7 宋文娥;程方益;赵建智;陈军;;二氧化锰及其复合材料的化学制备和电极性能研究[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年

8 许乃才;乔山峰;唐秀花;刘宗怀;;不同形貌层状氧化锰的可控合成与表征[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年

9 程方益;赵建智;宋文娥;马华;李春生;陈军;;高性能二氧化锰正极活性材料的研制[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

10 王淑芬;张志成;刘华蓉;张伟;汪碧波;;γ-射线辐照一步法制备氧化锰/苯乙烯大孔复合材料及催化性能的研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第8册）[C];2009年

相关重要报纸文章 前5条

1 记者 谭必文　通讯员 李焱华 王芳;泸溪攻克氧化锰还原核心技术[N];团结报;2011年

2 赵欢;用进口二氧化锰生产电解锰试验成功[N];团结报;2007年

3 本报特约记者 向民贵　通讯员 唐正海 胡建 周方俊 舒绍云 覃选生;风雨五载磨一剑[N];团结报;2011年

4 本报记者 魏静;锌二氧化锰“助力”可穿戴电子设备[N];中国证券报;2013年

5 特邀撰稿 向民贵 胡建 周方俊 唐雄英;风雨五载磨一剑[N];湖南日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 刁贵强;软化学法合成氧化锰及其催化和电化学性能研究[D];广东工业大学;2013年

2 魏春光;二氧化锰的隧道调控和电化学离子存储性能研究[D];清华大学;2013年

3 蒋蓉蓉;纳米结构二氧化锰的制备及其作为电化学电容器电极材料的研究[D];复旦大学;2010年

4 张治军;方铁锰矿型生物氧化锰的形成及其对锌和铜的吸附机制[D];华中农业大学;2015年

5 张立珠;新生态二氧化锰对水中有机污染物的强化去除作用[D];哈尔滨工业大学;2008年

6 黄行康;二氧化锰的制备、结构表征及其电化学性能[D];厦门大学;2007年

7 杨晶晶;纳米水合二氧化锰氧化水中典型有机污染物的效能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

8 尹文新;在氯盐介质中同时电解铅和二氧化锰的研究[D];东北大学;2008年

9 朱刚;独特形貌氧化锰纳米电极材料的可控制备及其电容性质研究[D];陕西师范大学;2013年

10 王建芳;新颖形貌氧化锰微/纳米材料的设计、制备及形成过程研究[D];陕西师范大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨振前;银/二氧化锰纳米材料的制备及其甲醛催化氧化性能研究[D];华南理工大学;2015年

2 林昕;基于三维多孔镍沉积二氧化锰电极电化学特性的研究[D];华南理工大学;2015年

3 魏汉可;微细粒氧化锰矿综合利用研究[D];郑州大学;2015年

4 葛连方;二氧化锰/碳复合电极材料的微波辅助合成与超级电容应用研究[D];郑州大学;2015年

5 孙超超;二氧化锰微蚀体系微蚀机理的研究[D];陕西师范大学;2015年

6 杨殿鹏;氧化锰催化电流振荡对电解锰阳极的影响[D];重庆大学;2015年

7 张琼;生物氧化锰的形成及其与砷的交互作用[D];山西师范大学;2013年

8 马贺;微/纳米二氧化锰的制备及其电磁特性的研究[D];大连理工大学;2009年

9 王玉婷;纳米二氧化锰的可控制备及电化学性能研究[D];大连理工大学;2011年

10 胡彩园;基于纳米二氧化锰的电化学生物传感器的研究[D];浙江工业大学;2012年

，

本文编号：2616790