超声强化铁电极电解制备高铁酸钠过程的作用机理研究

论文摘要

通过对超声作用下铁电极在NaOH溶液中的极化曲线、循环伏安曲线和交流阻抗谱图的研究,以及饱和FeO22-的NaOH水溶液的循环伏安曲线的研究,探讨了超声在铁电极电解制备高铁酸钠过程中应用的作用机理。1以铁电极为工作电极,铂片电极为辅助电极,Hg/HgO电极为参比电极,研究了40℃,超声作用下和无超声作用下,铁电极在14mol·L-1NaOH溶液中的极化曲线。研究结果表明:超声作用下,过渡区和钝化区的电流密度比无超声作用下的大。相同超声功率下,随着超声频率的增加,极化曲线上-0.45～0.50V（vs.Hg/HgO）电位范围内的电流密度的增加量减少。相同超声频率下,随着超声功率的增加,上述电位范围内的电流密度的增加量增加。2采用铁电极为工作电极,铂片电极为辅助电极,Hg/HgO为参比电极,研究了40℃和60℃时,超声作用下和无超声作用下,铁电极在14mol·L-1NaOH溶液中的循环伏安曲线。实验结果表明:超声作用下FeO42-生成峰峰电流密度增大。相同超声功率下,FeO42-生成峰峰电流密度的增加量随着超声频率的增加而减少。相同超声频率下,FeO42-生成峰峰电流密度的增加量随着超声功率的增加而增加。当扫描速度为20mV·s-1时,无超声作用下FeO42-生成峰峰电流密度为2.35mA·cm-2;超声功率为240W,超声频率为26kHz,FeO42-生成峰峰电流密度为4.47mA·cm-2;超声功率240W,超声频率为76kHz时,FeO42-生成峰峰电流密度为3.58mA·cm-2;超声功率为138W,超声频率为26kHz,FeO42-生成峰峰电流密度为2.67mA·cm-2。3以铁电极为工作电极,铂片电极为辅助电极,Hg/HgO电极为参比电极,研究了40℃,超声作用下和无超声作用下,铁电极在14mol·L-1NaOH溶液中的交流阻抗谱图。研究结果显示:超声作用下电极反应的电荷转移电阻比无超声作用下的小。相同的超声功率下,随着超声频率的增加,FeO42-生成反应的电荷转移电阻的减少量下降。相同超声频率下,随着超声功率的增加,FeO42-生成反应电荷转移电阻的减小量增加。无超声作用下FeO42-生成反应的电荷转移电阻为150.0Ω。超声功率为240W,超声频率为26kHz时,FeO42-生成反应的电荷转移电阻为98.1Ω。超声功率为240W,超声频率为76kHz时,FeO42-生成反应的电荷转移电阻为130.0Ω。超声功率为138W,超声频率为26kHz时,FeO42-生成反应的电荷转移电阻为105.0Ω。4以铂片电极为工作电极,铂片电极为辅助电极,Hg/HgO为参比电极,探讨了40℃,超声作用下和无超声作用下,饱和FeO22-的NaOH水溶液的循环伏安曲线。研究结果表明:超声作用下FeO42-生成峰峰电流密度增加。相同超声功率下,FeO42-生成峰峰电流密度的增加量随着超声频率的增加而减小;相同超声频率下,FeO42-生成峰峰电流密度的增加量随着超声功率的增加而增加。扫描速度10mV·s-1时,无超声作用下,FeO42-的生成峰峰电流密度为2.54mA·cm-2;当超声功率为240W,超声频率为49kHz,FeO42-的生成峰峰电流密度为3.15mA·cm-2;当超声功率为240W,超声频率为76kHz,FeO42-的生成峰峰电流密度为2.70mA·cm-2。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 高铁酸盐的用途
• 1.2 高铁酸盐的主要制备方法
• 1.3 电解法制备高铁酸盐的研究现状
• 1.4 铁电极电解生成高铁酸盐机理的研究现状
• 1.4.1 循环伏安法研究铁电极电解生成高铁酸盐机理
• 1.4.2 交流阻抗法研究铁电极电解生成高铁酸盐机理
• 1.5 本文的研究内容和意义
• 2 超声对铁电极在 NaOH 溶液中极化曲线的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器和药品
• 2.2.1.1 主要仪器
• 2.2.1.2 主要药品
• 2.2.2 实验原理
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.3.1 电极预处理
• 2.2.3.2 极化曲线的测定
• 2.3 实验结果和讨论
• 2.3.1 无超声作用下铁电极在NaOH 溶液中的极化曲线
• 2.3.2 超声作用下铁电极在NaOH 溶液中的极化曲线
• 2.3.3 超声频率对铁电极在NaOH 溶液中的极化曲线的影响
• 2.3.4 超声功率对铁电极在NaOH 溶液中的极化曲线的影响
• 2.4 小结
• 3 超声对铁电极在 NaOH 溶液中循环伏安曲线的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器和药品
• 3.2.1.1 主要仪器
• 3.2.1.2 主要药品
• 3.2.2 实验原理
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.3.1 电极预处理
• 3.2.3.2 循环伏安曲线的测定
• 3.3 实验结果和讨论
• 3.3.1 无超声作用下铁电极在NaOH 溶液中的循环伏安曲线
• 3.3.2 超声作用下铁电极在NaOH 溶液中的循环伏安曲线
• 4^2-生成峰峰电流密度的影响'>3.3.3 超声频率对铁电极上FeO₄^2-生成峰峰电流密度的影响
• 4^2-生成峰峰电流密度的影响'>3.3.4 超声功率对铁电极上FeO₄^2-生成峰峰电流密度的影响
• 3.4 小结
• 4 超声对铁电极在 NaOH 溶液中交流阻抗谱图的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器和药品
• 4.2.1.1 主要仪器
• 4.2.1.2 主要药品
• 4.2.2 实验原理
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.3.1 电极预处理
• 4.2.3.2 交流阻抗谱图的测定
• 4.3 实验结果和讨论
• 4.3.1 无超声作用下铁电极在NaOH 溶液中的交流阻抗谱图
• 4.3.2 超声作用下铁电极在NaOH 溶液中的交流阻抗谱图
• 4^2-生成反应交流阻抗谱图的影响'>4.3.3 超声频率对FeO₄^2-生成反应交流阻抗谱图的影响
• 4^2-生成反应交流阻抗谱图的影响'>4.3.4 超声功率对FeO₄^2-生成反应交流阻抗谱图的影响
• 4.4 小结
• 2^2-的NaOH 水溶液循环伏安曲线的影响'>5 超声对饱和 FeO₂^2-的NaOH 水溶液循环伏安曲线的影响
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验仪器和药品
• 5.2.1.1 主要仪器
• 5.2.1.2 主要药品
• 5.2.2 实验原理
• 5.2.3 实验方法
• 5.2.3.1 溶液制备
• 5.2.3.2 电极预处理
• 5.2.3.3 循环伏安曲线的测定
• 5.3 实验结果和讨论
• 2^2-的NaOH 水溶液的循环伏安曲线'>5.3.1 无超声作用下饱和FeO₂^2-的NaOH 水溶液的循环伏安曲线
• 2^2-的NaOH 水溶液的循环伏安曲线'>5.3.2 超声作用下饱和FeO₂^2-的NaOH 水溶液的循环伏安曲线
• 4^2-生成峰峰电流密度的影响'>5.3.3 超声频率对铂电极上FeO₄^2-生成峰峰电流密度的影响
• 4^2-生成峰峰电流密度的影响'>5.3.4 超声功率对铂电极上FeO₄^2-生成峰峰电流密度的影响
• 5.4 小结
• 6 结论
• 7 参考文献
• 研究生期间发表的论文
• 致谢