导读:本文包含了电化学还原机制论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:电化学活性微生物,硝基芳香化合物,Shewanella,oneidensis,MR-1,间硝基苯磺酸钠
电化学还原机制论文文献综述
李婷婷[1]（2018）在《电化学活性微生物介导的硝基芳香化合物胞外还原机制研究》一文中研究指出近年来,电化学活性微生物因其独特的呼吸代谢能力而得到研究者的广泛关注。Shewanella oneidensis MR-1作为模式电化学微生物,已被广泛应用于环境污染物修复、生物新能源以及纳米材料合成等方面。随着社会经济的不断发展,难降解污染物硝基芳香化合物不断释放到环境中,其微生物修复方法也逐渐成为研究者的研究热点。但是目前关于电化学活性微生物对硝基芳香化合物的修复研究多集中于弱极性分子,且其厌氧修复过程及分子调控机理的研究尚存在诸多不足。因此,本论文以S.oneidensis MR-1和间硝基苯磺酸钠为研究对象,评估S.oneidensis MR-1对强极性硝基芳香化合物的厌氧修复能力,并阐释生物还原机理。本论文初步研究得到以下几个结论:(1)厌氧条件下,S.oneidensis MR-1对间硝基苯磺酸钠具有明显的生物降解能力。根据实验结果确定最适条件为100 mg/L的间硝基苯磺酸钠和6×10~7 CFU/mL的S.oneidensis MR-1接种量。以乳酸做为最优碳源时,反应5天后63.91%的间硝基苯磺酸钠被去除。通过化学分析技术建立间硝基苯磺酸钠及其降解产物的HPLC测定方法,并对还原过程中底物及产物浓度变化进行检测。结果显示,S.oneidensis MR-1可将间硝基苯磺酸钠的硝基基团还原为氨基基团,从而达到对其进行厌氧还原修复的目的。(2)S.oneidensis MR-1通过Mtr通路对间硝基苯磺酸钠进行胞外还原。Mtr途径相关突变体以及电子受体竞争的实验结果都表明,S.oneidensis MR-1通过Mtr跨膜电子通路将从CymA得到的电子传递到细胞外膜表面,并进一步通过细胞外膜上的c型细胞色素蛋白将电子直接传递给终端电子受体间硝基苯磺酸钠,从而实现其胞外还原降解。(3)细胞膜的通透性会影响S.oneidensis MR-1的电子传递过程以及胞外产电能力,从而影响间硝基苯磺酸钠的还原效率。核黄素、AQS和AQDS都可以促进S.oneidensis MR-1对间硝基苯磺酸钠的还原,但它们对(35)cymA厌氧还原间硝基苯磺酸钠的促进作用随着自身极性的增强而减弱。S.oneidensis MR-1在厌氧修复间硝基苯磺酸钠的过程中,其细胞膜的通透性会逐渐增强。外源添加弱极性电子递质可借助细胞膜通透性的增强更好地弥补CymA缺失所造成的电子传递阻碍,进而促进污染物的胞外还原。(本文来源于《江苏大学》期刊2018-06-01）
姚福兵[2]（2017）在《钛-电化学间接还原硝酸盐及影响因素的机制研究》一文中研究指出随着社会经济和工农业的不断发展,人们的生活水平不断提高,但是人类活动对生态环境造成的污染和损害也越来越严重,尤其是对水污染的问题,已经逐渐成为制约经济发展和影响人类生活的关键性因素。在水污染方面,氧化性污染物对水体所造成的污染逐渐加重,其中硝酸盐是最具代表性的污染物。近年来,我国的地表以及地下水中的硝酸盐污染程度不断加重。硝酸盐不仅会影响人类的健康,也会影响整个生态系统的生态循环及淡水资源的供给。我国最新修订的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)严格规定,生活饮用水中的硝酸盐氮的含量不超过10mg/L。本研究通过钛(ZVT)阳极电化学间接还原的方法对硝酸盐进行还原降解,详细研究内容如下:在ZVT电化学系统中,溶液中的硝酸盐能够被ZVT阴极和阳极同时还原。结果表明,在施加的电流密度为2.0mA/cm~2反应12h后,该系统中的硝酸盐氮的浓度从25.9mg/L降低到7.7mg/L(70.2%),且硝酸盐的还原符合准一级动力学模型,还原产物为亚硝酸盐、氨氮以及主要产物氮气(80.8%),其中阴极还原的硝酸盐所占的比例为21.6%。ZVT阳极在被施加一定的电位后,其表面会被氧化形成一层氧化膜。在继续施加电位的条件下,氧化膜被破坏发生点状腐蚀而释放出活性钛离子(Ti~（2+）或Ti~（3+）),Ti~（2+）或者Ti~（3+）可将溶液中的硝酸盐还原。研究不同电流密度、氯离子浓度、初始pH值和初始硝酸盐浓度等因素对于硝酸盐的去除及还原速率的影响。研究结果表明,硝酸盐的还原率以及还原速率常数随着电流密度的增加而增加,当电流密度为0.6mA/cm~2时,硝酸盐的去除率和还原速率常数分别为36.5%和0.03h~（-1）,而当电流密度为6.0 mA/cm~2时,硝酸盐的去除率和还原速率常数分别为83.4%和0.15 h~（-1）,因为电流密度的增加会加快ZVT发生点状腐蚀的速率。溶液中的氯离子既能促进硝酸盐的还原又会抑制硝酸盐的去除。当溶液中有一定量的氯离子存在时,氯离子能够加快ZVT发生点状腐蚀的速率(硝酸盐还原的本质过程)。但是,溶液中的氯离子也会被ZVT电极表面所吸附,从而抑制ZVT对硝酸盐的吸附。硝酸盐的去除率及还原速率随着溶液中pH值的增加而减少,当溶液中的初始pH值从10.0降低到4.0时,硝酸盐的去除率和还原速率常熟分别从56.8%,0.06 h~（-1）增加到了 79.2%,0.13 h~（-1）,因为在较低的pH条件下ZVT的点状腐蚀速率加快即游离性活性钛离子(Ti~（2+）或Ti~（3+）)的生成速率加快,而在较高的pH值的条件下,溶液中的Ti~（3+）会与氢氧根离子发生反应生成Ti(OH)_3黑色沉淀。另外,硝酸盐的还原速率与溶液中的游离性活性钛离子(Ti~（2+）或Ti~（3+）)的浓度密切相关。ZVT间接还原硝酸盐机制探讨表明,该系统还原硝酸盐的过程主要分为3步,首先溶液中的硝酸盐会吸附在Ti电极表面;其次ZVT表面的氧化膜会被破坏发生点状腐蚀生成游离性活性钛离子(Ti~（2+）或Ti~（3+）);最后Ti~（2+）或Ti~（3+）与硝酸盐发生一系列的氧化还原反应而被还原。此外,根据质量守恒定律,ZVT电化学间接还原硝酸盐的数量并不等于还原产物的生成数量,因为还原产物中的氮气挥发到了空气中,还有一部分还原产物被ZVT点状腐蚀生成的二氧化钛所吸附。另外,反应系统中的氯离子以及硫酸根离子也相应的减少,因为溶液中的氯离子会被氧化成为氯气(溶于水生成次氯酸盐)或亚氯酸盐,它们能够进一步与亚硝酸盐反应生成硝酸盐,还有一部分氯和硫原子被吸附到ZVT发生点状腐蚀生成的二氧化钛中。(本文来源于《湖南大学》期刊2017-05-25）
孙茜[3]（2017）在《廊道推流式生物电化学系统还原偶氮染料效能和机制研究》一文中研究指出偶氮染料是分子结构中含有一个或多个偶氮键(-N=N-)的芳香类化合物,是目前工业中应用最多的合成染料,具有结构稳定、抗酸碱、抗微生物等特点,被大量使用,尤其是印染等产业。偶氮染料表现出极高的色度,在自然界中极难降解及代谢产物高毒性和致癌性的特点,含有偶氮染料的废水对生态系统和人类健康造成严重威胁。中国印染产业规模巨大,产生的工业废水中含有大量的偶氮染料,我国现在对于相关废水的处理主要针对废水的脱色脱毒来进行处理。传统的物理和化学处理方法,成本高且容易产生有毒有害的中间产物。厌氧生物处理可以对偶氮染料进行有效脱色,然而厌氧生物处理所需时间过长,导致脱色效率较低,且废水中缺乏可直接利用的电子供体,成为生物处理偶氮染料类废水的制约性因素。生物电化学系统(Bioelectrochemical Systems,BESs),以微生物为催化剂在电极进行氧化/还原反应,结合了生物处理和电化学方法的优点,已成为近年来发展迅速、很有前景的环境污染处理技术。本研究选取茜素黄R(Alizarin Yellow R,茜素黄R),一种最普遍应用的偶氮染料为模式污染物,针对传统的双极室生物电化学系统成本高、且难以工程放大,开发设计了一种廊道推流式连续流生物电化学反应器(Plug Flow Baffled-Bioelectrochmical Reactor,PFB-BER),围绕高脱色效能和低电能耗,优化了反应器的设计运行参数;结合阴极生物膜微生物群落结构组成,解析了连续流情况下PFB-BER的长期脱色效能和与好氧曝气(Aeration Reactor)系统联合(PFB-BER-AR)后的长期矿化效能。以反应器构型改进为目的,建立了一种廊道推流式生物电化学反应器,在连续流条件下可以实现对茜素黄R的快速还原脱色,脱色效率较开路情况下提高了1.27倍(水力停留时间为24h时),对苯二胺和5-氨基水杨酸生成率分别为95%和50%。循环伏安曲线和交流阻抗分析表明,系统外加电压控制在0.5V,使阴极电位控制在-0.9 V左右,可以保证茜素黄R的还原反应的发生,充分还原降解。反应器的总内阻为121.1Ω,远小于纯电化学反应器的内阻。随着反应器水力停留时间的缩短,反应器的还原脱色效率降低。当水力停留时间从8 h缩短到4 h时,还原脱色效率从69.9%降低到44.9%。增加一组电极组可以明显提高脱色效率,4 h的脱色效率由44.8%升高到83.1%。对比外加电压能耗,发现在相对一致的还原脱色效率下,水力停留时间为4 h的两组电极反应装置,要比水力停留时间为12 h的一组电极反应装置能耗低。适当增加电极组,可有效提高脱色效率并避免高的电压能耗。在生物电化学反应器阴极系统中,茜素黄R可以被快速还原脱色(乙酸钠:0.1818±0.0139/h;葡萄糖:0.4620±0.0567/h),其还原脱色效率较非生物阴极(0.0.1197±0.0004/h)分别提高了1.5倍(乙酸钠)和3.9倍(葡萄糖)。其出水色度符合国家二级出水标准色度要求(40)。不同参数条件下,茜素黄R的还原脱色速率随初始浓度的增加而降低,随外加电压的升高而升高;以葡萄糖为底物,茜素黄R的去除速率及产物的生成速率是以乙酸钠为底物条件的3倍。基于响应曲面模型拟合,得出茜素黄R初始浓度为130-135 mg/L和155 mg/L和外加电压为0.66 V和0.58 V(分别以乙酸钠和葡萄糖为基质)时,生物阴极的脱色效率最高,且单位能耗最低。生物阴极生物膜群落结构分析表明,驯化后细菌群落结构发生很大变化,以葡萄糖为底物时,Citrobacter、Enterococcus和Alkaliflexus等菌属为主导菌属,以乙酸钠为底物时,Acintobacter和Achromobacter等为主导菌属。底物不同导致群落结构差异和不同的还原脱色效率,表明以葡萄糖作为电子供体时能驯化出有利于茜素黄R还原脱色的菌群,提高反应器的性能。廊道推流式生物电化学反应器在长期运行的情况下,可以持续稳定地脱色茜素黄R。将此反应器与好氧曝气装置联合,其还原产物(对苯二胺和5-氨基水杨酸)可进一步被氧化,实现茜素黄R的长期持续矿化。微生物群落结构分析表明,长期运行情况下,电极类型和电极位置明显影响了电极生物膜上菌群的丰度和菌属类型。阳极生物膜以Ornatilinea菌属为主导,阴极生物膜以Acinetobacter,Pseudomonas和Geobacter为主导,Geobacter菌属在第二组电极组上的含量远高于第一组电极组。推断生物膜结构的变化受水中污染物浓度影响较大。本研究证实生物电化学系统可作为还原脱色偶氮染料的有效手段,开发设计的廊道推流式反应器可作为一种新型工艺处理模式,为染料类废水的脱色和彻底脱毒及系统工艺放大提供一种新的技术手段。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2017-03-01）
江心白[4]（2016）在《生物电化学体系中硝基芳香族化合物的强化还原机制》一文中研究指出硝基芳香族化合物(NACs)具有生物降解性差、生物毒性大的特点,被许多国家列为优先控制的污染物,开展经济高效的NACs控制技术研究意义重大。本论文设计并制备了用于提高生物电化学系统(BES)电极效率的阳极和阴极材料;开发了两种无隔膜生物电化学系统(MFBES),以实现NACs的强化还原降解。采用电聚合的方法制备了聚苯胺/氧化石墨烯复合物(PANi/GO)。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、红外光谱的测试,证实PANi/GO复合物成功包裹于石墨毡(GF)电极表面。循环伏安测试及恒电位测试证明改性后电极的电化学活性、pH适用范围及稳定性均显着提升。将改性电极用作BES阳极,其最大功率密度显着提升,证实通过电极改性BES可获得更高的产电性能。以吡咯为单体,氮掺杂石墨烯(NG)为阴离子掺杂剂,采用电聚合的方法制备聚吡咯/氮掺杂石墨烯复合物(PPY/NG)于GF电极表面。结果表明:PPY/NG复合物可均匀包裹GF表面,相比于对照组PPY修饰GF电极,其比表面积及电化学活性均显着提高。电化学测试表明,PPY/NG改性电极对于对硝基酚(PNP)具有灵敏的电流响应,并对其具有明显的电催化还原效果。将改性电极用作BES阴极,体系对PNP表现出良好的还原去除效果。开发了上流式厌氧污泥床(UASB-BES)耦合系统,系统地考察了体系对2,4-二硝基氯苯(DNCB)的强化还原效果。结果表明:电场作用下DNCB的还原及脱氯过程显着增强;高电压有利于DNCB的还原,过高的电压(>1.6 V)则产生抑制作用。UASB-BES系统内生物多样性显着提高,相比厌氧对照系统的抗冲击负荷能力显着增强。UASB-BES系统内还原相关细菌(Comamonas、Denitrovibrio)及电化学活性细菌(Arcobacter、Desulfovibrio)得到富集,DNCB的还原效率因此提升。UASB-BES系统可长期稳定高效地还原DNCB,期间微生物群落结构趋于稳定。开发了用于强化还原去除硝基酚的MFBES。结果表明:电场在PNP的还原及对氨基酚(PAP)生成过程中起关键作用。在阴极电位-1000mVvsAg/AgCl,水力停留时间(HRT)8.9 h时,PNP的去除速率最高达18.95±0.10 molm-3 d-1。在较低的电子供体用量、高PNP进水浓度及短HRT的条件下,PNP的去除及PAP的生成仍能保持较高水平,表明该系统具有良好的抵抗冲击载荷的能力。叁种不同结构的硝基酚(邻硝基酚(ONP)、间硝基酚(MNP)、PNP)在该系统中还原的难易程度为ONP>MNP>PNP。随着不同结构的硝基酚变化,所对应的微生物群落的丰富度符合ONP>MNP>PNP的顺序,部分核心菌属(Treponema、Desulfovibrio及Geobacter)始终在电极生物膜内占优,其他优势微生物群落随硝基酚结构变化而改变。MFBES体系在NACs废水的强化还原处理方面具有广阔的应用前景。(本文来源于《南京理工大学》期刊2016-11-01）
钱颖丹[5]（2016）在《掺杂碳基非贵金属催化剂的制备及催化氧气电化学还原的机制》一文中研究指出氧气的电化学还原反应(ORR)(O2+4H++4e-→2H2O)是一个重要的化学反应,因为它与很多化学过程密切相关,例如：能量转换或储存(燃料电池、金属-空气电池等)、腐蚀过程以及一些生命过程等。一直以来Pt催化剂被认为是能够实现4电子转移氧气还原反应的最好的催化剂,但是却存在很多不足：金属Pt资源紧缺、价格昂贵、在催化O2还原反应的过程中稳定性差等,这些不利因素限制着Pt催化剂在燃料电池中的商业化发展。因此需要发展原料简单易得、价格低廉、具有高电催化活性和稳定性的催化剂作为O2电化学还原催化剂,例如合成不同形貌和晶面Pt纳米颗粒、Pt纳米笼、Pt纳米线、Pt合金等Pt基催化剂,CoO2/MnO2、Ni3S4、碳纳米管等非贵金属催化剂。在众多的非贵金属催化剂中,氮掺杂碳基非贵金属催化剂由于原料简单易得、价格便宜,在催化O2还原反应的过程中有高的催化活性和稳定性,可以进一步研究和发展成为可代替Pt基催化剂的非贵金属催化剂,例如N掺杂碳基Fe催化剂(Fe-N-C催化剂)以及N掺杂碳基Fe/Co催化剂(Fe/Co-N-C催化剂)等都具有良好的氧气还原电催化活性。但是,直到今天,对此类催化剂催化O2还原反应的正确的活性中心的探讨仍然是一个具有争议的话题。因此在认识氮掺杂碳基非贵金属催化剂催化O2还原反应的机制以前,研究催化剂的活性中心的结构具有十分重要的意义。本论文合成了几种掺杂碳基非贵金属催化剂,并且研究了它们催化O2还原反应的活性中心,具体内容如下：1.制备了N掺杂碳基Fe催化剂(Fe-N-C催化剂),研究了催化剂催化氧气还原反应的活性中心的结构。以离子液体作为前驱体,加入FeCl3搅拌形成混合液,通过高温热解的方法合成了Fe-N-C催化剂,并利用高分辨透射显微镜(HRTEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)和电化学方法(循环伏安法和旋转圆盘电极分析)等对其进行了表征。研究表明合成的Fe-N-C催化剂在碱性条件下有良好的氧气还原电催化活性,起始电位约为0.91 V(vs RHE),半波电位约为0.85 V,都比商业化的Pt/C催化剂要高。并且在经过5000圈的稳定性测试以后,质量活性只下降了6%,而商业化的Pt/C催化剂下降了15%,说明合成的Fe-N-C催化剂有良好的稳定性。此外,通过研究还发现,Fe-N催化中心(主要是Fe3N结构)很可能是Fe-N-C催化剂催化O2还原反应的活性中心,而其他的一些中心结构：金属Fe、Fe3C或者是N-C中心在催化O2还原反应的过程中对催化剂ORR电催化活性的提高不起决定性作用。进一步研究热解温度和FeCl3的浓度对催化剂ORR电催化活性的影响还发现,提高热解温度和加入的FeCl3的浓度都有助于催化剂生成更多的催化中心结构,有利于催化剂的ORR电催化活性的提高,进一步证实催化剂的催化性能与杂原子有关并且受到催化剂的催化活性位点影响,Fe元素与杂原子结合形成催化剂的活性中心。该研究建立了一种新的研究催化剂结构和性能的方法,用于合成氮原子掺杂的碳基非贵金属催化剂,丰富了ORR催化剂的种类。2.制备了N/P掺杂碳基Fe催化剂(Fe-N/P-C催化剂),研究了催化剂催化O2还原反应的活性中心的结构。以两种离子液体(含氮离子液体和含P离子液体)作为前驱体,加入FeCl3,通过热解的方法合成了Fe-N/P-C催化剂,并且通过一系列的表征手段对催化剂的ORR电催化活性和催化剂的活性中心的结构进行了表征。结果表明,合成的Fe-N/P-C催化剂在碱性溶液中有良好的ORR电催化活性,起始电位约为0.93 V (vs RHE),半波电位约为0.86 V,都比商业化的Pt/C催化剂要高。并且在经过4000圈的稳定性测试以后,催化剂的质量活性基本没有发生变化,说明合成的Fe-N/P-C催化剂有良好的稳定性。此外,研究还发现,Fe-P中心(主要是Fe2P结构)很可能是Fe-N/P-C催化剂的催化O2还原反应的活性中心,其他的一些催化中心：P-C和N-P中心对催化剂ORR电催化活性的提高不起决定性作用。通过研究不同N/P比的Fe-N/P-C催化剂的ORR电催化活性,发现在合成的前驱体中增加含P离子液体的浓度,有利于提高Fe-P中心的含量,增加催化剂的导电性和比表面积,提高催化剂的ORR电催化活性。这一研究建立了一种合成和研究多原子掺杂的碳基非贵金属催化剂结构和性能的简单的方法。3.制备了具有双电催化活性的氮掺杂碳基Co催化剂(Co-N-C催化剂),可以同时用于催化氧气还原反应(ORR)和催化氧气氧化反应(OER)。以离子液体作为前驱体,进一步加入炭黑(Carbon Vulcan XC-72)作为碳支持材料和CoCl2形成混合液,通过高温热解的方法合成了高效廉价的具有双电催化活性的Co-N-C催化剂,考察了碳化温度和CoCl2的浓度对催化剂电催化活性的影响,并且通过一系列的表征手段对催化剂的电催化活性进行了表征。结果表明合成的Co-N-C催化剂在800℃有最好的氧还原/氧化电催化活性,具有理想的低过电位(约为1.57 V),低毒性和稳定性,此外,衡量催化剂双电催化活性的△E值(0.67 V)比商业化的Pt/C催化剂(用于催化ORR)和Ru02催化剂(用于催化OER)都要小,证实了Co-N-C催化剂同时具有高的ORR和OER电催化活性。进一步与其他的一些合成的具有双电化学催化活性的催化剂相比,Co-N-C催化剂的AE值也比其他催化剂小,可见我们合成的Co-N-C催化剂更有望用于实际生产应用。4.合成了叁种尺寸接近但晶面不同的金纳米单晶(AuNPs):立方AuNPs(100)晶面、八面体AuNPs (111)晶面和菱形十二面体AuNPs (110)晶面,与半乳糖氧化酶(GOase)作用,研究和比较了不同晶面的AuNPs对半乳糖氧化酶构象以及催化性能的影响。研究表明纳米金的不同晶面会对蛋白质的构象以及催化活性有很大影响,影响顺序为立方AuNPs(100)晶面>菱形十二面体AuNPs (110)晶面>正八面体AuNPs(111)晶面。此外,采用理论计算的方法,初步探究了纳米金的不同晶面与半乳糖氧化酶的吸附作用,进一步证实了光谱学实验结果。这一研究结果为蛋白质的构象变化研究提供了新的理论指导,为纳米材料的生物毒性研究提供了新依据。(本文来源于《南京师范大学》期刊2016-03-10）
张保国,李继东,赫婷婷,王一雍[6]（2016）在《以Li_2CO_3为原料制备金属锂过程的电化学还原机制》一文中研究指出953 K下,在Li Cl-Li F-Li_2CO_3纯锂盐体系中,采用电化学手段(循环伏安法,计时电流法)研究了熔盐电解碳酸锂制备金属锂的电极过程,重点分析了锂的还原机制和碳酸根离子的放电行为。研究表明,金属锂在钨电极上的还原是锂离子一步得电子的可逆反应过程,在氯气析出峰前的氧化峰为碳酸锂在电场作用下分解为二氧化碳和氧化锂,氧化锂中的氧离子放电生成氧气所致,电场的作用促进了碳酸锂的分解。计时电流表明锂离子的沉积速率受扩散控制,经计算锂离子在熔盐中扩散系数为1.35×10~(-8)cm~2·s~(-1),成核过程是半球形叁维瞬时成核。碳酸锂的加入比传统的以Li Cl为原料熔盐电解法制备金属锂或者合金实际分解电压低0.5 V,从而降低了电解过程电压,较少了能源消耗;使用碳酸锂作原料熔盐电解法制备金属锂不仅减少了环境污染还降低了锂的生产成本。(本文来源于《稀有金属》期刊2016年05期）
谢宏伟,王锦霞,金炳勋,翟玉春[7]（2012）在《CaCl_2熔盐中直接电化学还原制备铽-镝-铁合金机制》一文中研究指出CaCl2熔盐为电解质,石墨棒作辅助电极、铂片作参比电极,以定组成Tb2O3、Dy2O3、Fe2O3(1:1:2)均匀混合氧化物粉体制成工作电极,利用循环伏安法和计时电流法对电化学还原制备铽-镝-铁合金的过程进行研究,并以石墨棒为阳极,混合氧化物烧结片为阴极,采用恒电位电解法对电化学测试结果进行检验并利用XRD分析电解产物的组成。结果表明,CaCl2熔盐中电化学还原可以制备出铽-镝-铁合金;混合氧化物电化学还原制备铽镝铁合金是不可逆过程,合金生成按照Fe、DyFe5、TbFe3、DyFe2和TbFe2的先后顺序5步完成;电化学还原过程是在Fe|Fe2O3|CaCl2、Tb-Dy-Fe|Tb2O3-Dy2O3|CaCl2两个叁相界线上先后进行。(本文来源于《稀有金属材料与工程》期刊2012年12期）
电化学还原机制论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着社会经济和工农业的不断发展,人们的生活水平不断提高,但是人类活动对生态环境造成的污染和损害也越来越严重,尤其是对水污染的问题,已经逐渐成为制约经济发展和影响人类生活的关键性因素。在水污染方面,氧化性污染物对水体所造成的污染逐渐加重,其中硝酸盐是最具代表性的污染物。近年来,我国的地表以及地下水中的硝酸盐污染程度不断加重。硝酸盐不仅会影响人类的健康,也会影响整个生态系统的生态循环及淡水资源的供给。我国最新修订的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)严格规定,生活饮用水中的硝酸盐氮的含量不超过10mg/L。本研究通过钛(ZVT)阳极电化学间接还原的方法对硝酸盐进行还原降解,详细研究内容如下:在ZVT电化学系统中,溶液中的硝酸盐能够被ZVT阴极和阳极同时还原。结果表明,在施加的电流密度为2.0mA/cm~2反应12h后,该系统中的硝酸盐氮的浓度从25.9mg/L降低到7.7mg/L(70.2%),且硝酸盐的还原符合准一级动力学模型,还原产物为亚硝酸盐、氨氮以及主要产物氮气(80.8%),其中阴极还原的硝酸盐所占的比例为21.6%。ZVT阳极在被施加一定的电位后,其表面会被氧化形成一层氧化膜。在继续施加电位的条件下,氧化膜被破坏发生点状腐蚀而释放出活性钛离子(Ti~（2+）或Ti~（3+）),Ti~（2+）或者Ti~（3+）可将溶液中的硝酸盐还原。研究不同电流密度、氯离子浓度、初始pH值和初始硝酸盐浓度等因素对于硝酸盐的去除及还原速率的影响。研究结果表明,硝酸盐的还原率以及还原速率常数随着电流密度的增加而增加,当电流密度为0.6mA/cm~2时,硝酸盐的去除率和还原速率常数分别为36.5%和0.03h~（-1）,而当电流密度为6.0 mA/cm~2时,硝酸盐的去除率和还原速率常数分别为83.4%和0.15 h~（-1）,因为电流密度的增加会加快ZVT发生点状腐蚀的速率。溶液中的氯离子既能促进硝酸盐的还原又会抑制硝酸盐的去除。当溶液中有一定量的氯离子存在时,氯离子能够加快ZVT发生点状腐蚀的速率(硝酸盐还原的本质过程)。但是,溶液中的氯离子也会被ZVT电极表面所吸附,从而抑制ZVT对硝酸盐的吸附。硝酸盐的去除率及还原速率随着溶液中pH值的增加而减少,当溶液中的初始pH值从10.0降低到4.0时,硝酸盐的去除率和还原速率常熟分别从56.8%,0.06 h~（-1）增加到了 79.2%,0.13 h~（-1）,因为在较低的pH条件下ZVT的点状腐蚀速率加快即游离性活性钛离子(Ti~（2+）或Ti~（3+）)的生成速率加快,而在较高的pH值的条件下,溶液中的Ti~（3+）会与氢氧根离子发生反应生成Ti(OH)_3黑色沉淀。另外,硝酸盐的还原速率与溶液中的游离性活性钛离子(Ti~（2+）或Ti~（3+）)的浓度密切相关。ZVT间接还原硝酸盐机制探讨表明,该系统还原硝酸盐的过程主要分为3步,首先溶液中的硝酸盐会吸附在Ti电极表面;其次ZVT表面的氧化膜会被破坏发生点状腐蚀生成游离性活性钛离子(Ti~（2+）或Ti~（3+）);最后Ti~（2+）或Ti~（3+）与硝酸盐发生一系列的氧化还原反应而被还原。此外,根据质量守恒定律,ZVT电化学间接还原硝酸盐的数量并不等于还原产物的生成数量,因为还原产物中的氮气挥发到了空气中,还有一部分还原产物被ZVT点状腐蚀生成的二氧化钛所吸附。另外,反应系统中的氯离子以及硫酸根离子也相应的减少,因为溶液中的氯离子会被氧化成为氯气(溶于水生成次氯酸盐)或亚氯酸盐,它们能够进一步与亚硝酸盐反应生成硝酸盐,还有一部分氯和硫原子被吸附到ZVT发生点状腐蚀生成的二氧化钛中。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
电化学还原机制论文参考文献
[1].李婷婷.电化学活性微生物介导的硝基芳香化合物胞外还原机制研究[D].江苏大学.2018
[2].姚福兵.钛-电化学间接还原硝酸盐及影响因素的机制研究[D].湖南大学.2017
[3].孙茜.廊道推流式生物电化学系统还原偶氮染料效能和机制研究[D].哈尔滨工业大学.2017
[4].江心白.生物电化学体系中硝基芳香族化合物的强化还原机制[D].南京理工大学.2016
[5].钱颖丹.掺杂碳基非贵金属催化剂的制备及催化氧气电化学还原的机制[D].南京师范大学.2016
[6].张保国,李继东,赫婷婷,王一雍.以Li_2CO_3为原料制备金属锂过程的电化学还原机制[J].稀有金属.2016
[7].谢宏伟,王锦霞,金炳勋,翟玉春.CaCl_2熔盐中直接电化学还原制备铽-镝-铁合金机制[J].稀有金属材料与工程.2012
标签：电化学活性微生物; 硝基芳香化合物; Shewanella; oneidensis; MR-1; 间硝基苯磺酸钠;