Ce(Ⅳ)-Ce(Ⅲ)氧化還原性能研究.pdf

1、Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)作為一種氧化還原電對(duì),與目前研究的其他電極電對(duì)相比,具有很高的氧化還原電位(1.61 V),具有極大的氧化還原電池開(kāi)發(fā)潛力。本文對(duì)Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)在磺酸溶液中的氧化還原的電化學(xué)過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)地研究,并進(jìn)一步改善了其還原過(guò)程動(dòng)力學(xué)。
　　 研究了Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)電對(duì)的氧化還原反應(yīng)及Ce(Ⅳ)還原的動(dòng)力學(xué)過(guò)程,并分析得到相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明,Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)電對(duì)在Pt電極上的反應(yīng)是準(zhǔn)可逆過(guò)

2、程。計(jì)算得到Ce(Ⅳ)的還原擴(kuò)散系數(shù)Dc為1.4×10-6 cm2·s-1,標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù)k0=3.24×104 cm·s-1。通過(guò)循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn),得出:H+濃度為3.0 mol·L-1時(shí)Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)電對(duì)反應(yīng)可逆性最好,反應(yīng)速率最大,溫度升高能加速反應(yīng)的進(jìn)行。
　　 研究了添加劑的作用。發(fā)現(xiàn)加入Ag+、Cr3+、Co2+、NH4+能夠促進(jìn)Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。計(jì)算得到,Ce(Ⅳ)在這些體系中的還原擴(kuò)散系

3、數(shù)分別為4.0×10-6cm2·s-1、3.48×10-6cm2·s-1、2.85×10-6cm2·s-1、2.62×10-6cm2·s-1。Ag+濃度為0.006 mol·L-1時(shí),在電流密度為25mA·cm-2,碳?xì)置娣e為6 cm2條件下,電壓降△U為0.4 V,放電起始電壓保持在2.20 V左右,經(jīng)過(guò)30次循環(huán)后庫(kù)倫效率不低于65.7％。
　　 研究了各種酸對(duì)Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)電對(duì)的電極反應(yīng)過(guò)程的影響,發(fā)現(xiàn)檸檬酸、草酸