【摘 要】
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高铁酸盐是一种绿色环保的氧化剂,有着良好的应用前景。传统的生产方法耗能高、污染重,其生产困难限制了高铁酸盐的应用,因此需要寻找一种清洁、节能的制备工艺。在众多方法
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高铁酸盐是一种绿色环保的氧化剂,有着良好的应用前景。传统的生产方法耗能高、污染重,其生产困难限制了高铁酸盐的应用,因此需要寻找一种清洁、节能的制备工艺。在众多方法中,相比于其他方法,电解制备高铁酸盐是一种环境友好的生产方法。本文采用自制气体扩散电极在NaOH溶液中电解制备高铁酸钠。以双氰胺为氮源,Fe盐为铁源,导电炭黑BP2000为载体,以高温热解的方法制备了 Fe-N-C催化剂。考察了热解温度、Fe添加量等因素对催化剂结构和氧还原(ORR)性能的影响。采用循环伏安,线性扫描伏安等方法测试催化剂氧还原活性。结果表明:当热解温度为750℃,Fe掺杂量为10%时,催化剂在碱性条件下的ORR性能达到最优,其半波电位为0.88V vs RHE,高于商业铂碳催化剂,具有高ORR活性。以所制备的Fe-N-C催化剂与石墨化碳黑(GCB)、泡沫镍、异丙醇、曲拉通和聚四氟乙烯(PTFE)混合压制后制备气体扩散电极。该电极由泡沫镍作为基底,将GCB、曲拉通和PTFE混合后涂覆在泡沫镍上,经冷压后形成电极扩散层,再将所制备的Fe-N-C催化剂和PTFE混合后涂覆在扩散层上形成电极催化层。经冷压,热处理后对电极进行热压得到气体扩散电极。对电极进行XRD、接触角、CV、LSV等测试表征电极的性能。测试结果表明:在400℃热压5min时电极的ORR性能达到最优,半波电位达到了 0.413 V vs RHE。设计制备了一个电解装置,纯铁板作为阳极,自制的气体扩散电极作为阴极,在阴极持续通入氧气,氧气流量为10 mL/min,14M NaOH溶液为电解液,用于高铁酸钠的电解制备,经工艺优化,槽电压可低至0.96 V,相比于传统的电解生产工艺的槽电压1.84 V有明显降低,直流电能单耗比传统工艺降低了 50%。显示明显的节能效果,表明本文所提出的高铁酸盐的制备方法具有良好的应用前景。
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