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电解锰节能降耗及电化学振荡调控的研究

电解锰节能降耗及电化学振荡调控的研究

作者：李强重庆大学

学位级别：硕士

金属锰是我国重要的战略金属材料,工业上主要采用电沉积法生产金属锰。锰电沉积过程存在能耗高、电流效率低、阳极泥多等诸多问题。同时,电解过程还存在多重电化学反应耦合的非线性行为,如阳极电势振荡、金属分形生长。非线性行为降低... 详细信息

金属锰是我国重要的战略金属材料,工业上主要采用电沉积法生产金属锰。锰电沉积过程存在能耗高、电流效率低、阳极泥多等诸多问题。同时,电解过程还存在多重电化学反应耦合的非线性行为,如阳极电势振荡、金属分形生长。非线性行为降低了体系的稳定性,增加额外能耗。因此,寻求高电催化活性的阳极材料,调控电解过程中的非线性行为,是实现电沉积过程节能降耗的关键。本研究通过混沌电路耦合强化电极反应过程,调控阳极振荡行为及产物组成。利用钛氧化物阳极材料替代铅合金阳极,探究电极材料的电化学性能。主要研究内容如下:(1)研究了外控电源对电沉积过程的影响。分别以超混沌电路(Hyperchaotic circuit,HCC)和调幅调频混沌电路(Amplitude modulation and frequency modulation chaotic circuit,AM&FMCC)代替直流(Direct current,DC),研究了不同电流激励模式对锰电沉积过程的影响。结果表明,HCC和AM&FMCC极化作用下,振荡诱导期分别延后了423 s和134 s,阳极平均振幅降低49 m V,平均振荡频率减小0.234 Hz,相空间吸引子呈扁平的收缩和压缩状态,振荡行为被抑制。此外,混沌电流极化作用下,阳极产物的生成量减少,电极的溶蚀量降低。混沌电流通过电激励信号与内部非线性行为进行耦合作用,调控阳极的电化学行为、阳极产物的表面形貌及组成,进而降低电解能耗。(2)研究了阳极材料对锰电沉积过程的影响。引入一种钛氧化物涂层电极材料(Ti/Ti O)作为电解锰过程的阳极,探究了其作为阳极时的锰电沉积情况。结果表明,Ti/Ti O电极具有高效的析氧活性,优异的抗腐蚀性能。该电极在硫酸锰溶液中进行电解时,Mn显示出良好的可逆氧化还原能力,且振荡现象消失。与铅合金阳极相比,其平均阳极电势降低397-510 m V,平均槽压降低97 m V,电流效率提高3.74%,能耗降低8.49%,副产物阳极泥减少79.37%,同时阴极边缘锰颗粒显著减少。Ti/Ti O电极的耐腐蚀性和稳定性均优于铅合金电极,电解8 h后,阳极损失量低于0.10%。综上所述,混沌电路非周期性电激励信号与电解体系内部非线性行为耦合,有利于降低由非线性行为引起的能耗。Ti/Ti O电极具有优异的电化学性能和稳定性,显著降低了Mn O阳极产物的生成,提高了电流效率及金属锰质量,实现了电沉积过程的节能降耗。

关键词：锰电沉积混沌电路非线性动力学电化学振荡 Ti/TiOx电极

电化学振荡反应用于中药鉴定的反应过程及机理研究

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化工设计通讯 2022年第12期48卷 202-205,215页

作者：李继睿禹练英徐祥斌李忠英王织云湖南化工职业技术学院湖南株洲412004

对电化学振荡在中药鉴定方面的应用现状进行了分析,对电化学振荡的特点也进行了分析,同时也分析了当前中药质量控制的现状。通过称取规定量葡萄糖样本、蒸馏水、硫酸、丙酮、硫酸锰于带夹套玻璃反应器中混合制备成反应底液。调节好恒温... 详细信息

对电化学振荡在中药鉴定方面的应用现状进行了分析,对电化学振荡的特点也进行了分析,同时也分析了当前中药质量控制的现状。通过称取规定量葡萄糖样本、蒸馏水、硫酸、丙酮、硫酸锰于带夹套玻璃反应器中混合制备成反应底液。调节好恒温水浴温度,以铂电极为工作电极,甘汞电极为参比电极,记录电极电位与时间的振荡曲线。测定化学振荡反应体系电位随时间的变化,并用数据采集系统自动记录振荡波形。

关键词：中药鉴定电化学振荡化学计量学分析化学

AgInSe_2薄膜的电沉积及其上的光电化学振荡行为

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化学学报 1996年第2期54卷 105-112页

作者：徐群杰邓薰南上海电力学院电化学研究室上海200090 上海大学电化学研究室上海201800

采用电沉积方法得到了AgInSe_2薄膜,并研究了它的一些光电性质.发现在其上阴极还原H_2O_2时会产生周期性的电化学振荡现象,且该振荡行为有效地受外界斩光频率控制,这将可能发展成为光电传感器.

关键词：电沉积光电性能电化学振荡银铟硒薄膜

铂电极B-Z反应系双电层稀疏区电势跃变对电化学振荡的影响

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高等学校化学学报 2008年第5期29卷 1000-1004页

作者：栗志林风韩玉民罗久里四川大学化学学院化学物理研究所成都610064

根据连续步骤间非平衡耗散的特征,定量表示了电化学步骤与扩散步骤的相对滞后性对电极反应体系耗散的贡献,建立了稀疏区电势跃变ψ的非平衡态热力学计算公式,给出了其在Boltzman分布近似下的表现形式.同时,建立了一个普适的Pt电极B-Z反... 详细信息

根据连续步骤间非平衡耗散的特征,定量表示了电化学步骤与扩散步骤的相对滞后性对电极反应体系耗散的贡献,建立了稀疏区电势跃变ψ的非平衡态热力学计算公式,给出了其在Boltzman分布近似下的表现形式.同时,建立了一个普适的Pt电极B-Z反应动力学模型,讨论了ψ对电极B-Z反应系状态演化动力学行为的影响,发现ψ的引入将强化该电极反应体系动力学机制的非线性程度,导致电化学振荡区的蜕变.给出了相应的计算机模拟图谱.

关键词：电极B-Z反应系双电层稀疏区电势跃变滞后性与耗散电化学振荡

按逆向而行的思路研究硫酸溶液中铁的电化学振荡

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化学学报 2000年第12期58卷 1670-1673页

作者：赵世勇张波马厚义陈慎豪山东大学化学系济南250100

以发生电化学振荡为导向,设计可能引起振荡的化学与物理环境,由实验反向验证振荡机理,从而揭示金属电化学振荡的本质,这就是逆向而行的思路.本文通过改变Fe/H_2SO_4溶液界面附近溶液的pH,Fe^(2+)浓度等因素,人为地促进或阻碍Fe(OH)_2膜... 详细信息

以发生电化学振荡为导向,设计可能引起振荡的化学与物理环境,由实验反向验证振荡机理,从而揭示金属电化学振荡的本质,这就是逆向而行的思路.本文通过改变Fe/H_2SO_4溶液界面附近溶液的pH,Fe^(2+)浓度等因素,人为地促进或阻碍Fe(OH)_2膜或Fe_3O_4膜的生成与溶解,创造可能发生电化学振荡的外界环境,验证了有关Fe/H_2SO_4体系电化学振荡主要归因于铁电极表面Fe(OH)_2膜或Fe_3O_4膜的周期性生成与溶解的机理.这表明用逆向而行的思路研究金属的电化学振荡是可行的.

关键词：电化学振荡铁硫酸铁溶流腐蚀机理 PH值

SDS对镍在HNO_3/Cl-/H_2O体系中电化学振荡行为的影响

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物理化学学报 2006年第4期22卷 502-506页

作者：倪文彬刘天晴郭荣扬州大学化学化工学院江苏扬州225002

阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)能够控制金属镍在0.5mol·L-1HNO3/0.005mol·L-1Cl-/H2O溶液中的电流振荡行为.在电流振荡过程中,镍电极微分电容和电导等均出现明显的振荡特性.随着SDS浓度的增大,镍表面微分电容和溶液电导振幅等... 详细信息

阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)能够控制金属镍在0.5mol·L-1HNO3/0.005mol·L-1Cl-/H2O溶液中的电流振荡行为.在电流振荡过程中,镍电极微分电容和电导等均出现明显的振荡特性.随着SDS浓度的增大,镍表面微分电容和溶液电导振幅等值均逐渐减小.并且对SDS在镍电流振荡和钝化过程中的作用原理给予解释.

关键词：电化学振荡阻抗镍 HNO3 SDS

电沉积CuInSe_2上H_2O_2阴极还原时的电化学振荡行为

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化学学报 1995年第11期53卷 1076-1081页

作者：徐群杰邓薰南上海电力学院电化学研究室上海200090 上海大学电化学研究室上海201800

用电沉积方法得到的CuInSe_2薄膜在阴极还原H_2O_2时发现了周期性的电化学振荡现象,并研究了极化电位对该振荡行为的影响.循环伏安测试表明电流一电势曲线中存在“电流波”,电流突变区域具有负斜率性质.用交流阻抗法研究了振荡体系的阻... 详细信息

用电沉积方法得到的CuInSe_2薄膜在阴极还原H_2O_2时发现了周期性的电化学振荡现象,并研究了极化电位对该振荡行为的影响.循环伏安测试表明电流一电势曲线中存在“电流波”,电流突变区域具有负斜率性质.用交流阻抗法研究了振荡体系的阻抗变化,发现在振荡电势区域体系存在负电阻和电感成分,这反映出振荡机理中可能存在吸附中间物和自催化反应.

关键词：电化学振荡阴极还原过氧化氢铜铟硒

乳液引起的Daniell电池中的电化学振荡

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物理化学学报 2004年第4期20卷 421-423页

作者：褚效中廉勃周永贤贺占博天津大学理学院化学系 300072

由油酸的煤油溶液与NaOH和CTAB两水溶液混合制成O/w型乳液.实验发现,此乳液的加入可使丹尼尔电池产生电池反应与电极反应的明显振荡现象.自发过程结束后,通以2 V,50 Hz或100 Hz交流电4 h,则此电池反应可形成可逆振荡.由表面活性剂对电... 详细信息

由油酸的煤油溶液与NaOH和CTAB两水溶液混合制成O/w型乳液.实验发现,此乳液的加入可使丹尼尔电池产生电池反应与电极反应的明显振荡现象.自发过程结束后,通以2 V,50 Hz或100 Hz交流电4 h,则此电池反应可形成可逆振荡.由表面活性剂对电极表面的吸附和乳液结构变化解释了振荡机理.乳液混合能参与了此电化学反应.

关键词：丹尼尔电池乳液电化学振荡可逆振荡

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钢纤维砂浆的电化学振荡现象

建筑材料学报 2005年第5期8卷 580-582页

作者：张云莲史美伦陈志源浙江科技学院土木系浙江杭州310012 同济大学材料科学与工程学院上海200092

钢纤维混凝土中的钢纤维比钢筋混凝土中的钢筋耐腐蚀.从腐蚀电化学角度对此现象进行了探讨.结果表明:在钢纤维混凝土中存在局部电池,并会出现不同周期、不同振幅的电化学振荡现象,由电化学振荡产生的电流互补抑制了混凝土中钢纤维的锈蚀.

关键词：钢纤维砂浆电化学振荡腐蚀