Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa điều kiện công nghệ và nghiên cứu động lực học trong việc sản xuất mangan(III) hòa tan trong H2SO4
Tóm tắt
Dung dịch mangan ba giá hòa tan có thể được sử dụng làm điện phân cho pin dòng chảy redox mangan (MRFB), nhờ vào chi phí thấp, thân thiện với môi trường và nhiều trạng thái sạc. Tuy nhiên, sự ổn định kém của dung dịch mangan ba giá hòa tan và nồng độ mangan ba giá thấp là những nhược điểm của điện phân. Để tối ưu hóa độ ổn định và độ dẫn điện của dung dịch mangan ba giá hòa tan, nồng độ axit sulfuric, một trong những yếu tố ảnh hưởng chính, cần được cải thiện đầu tiên. Công nghệ điện phân tế bào hai ngăn đã được áp dụng thành công trong công trình này. Hơn nữa, để cải thiện nồng độ Mn3+, một số yếu tố chính, chẳng hạn như nồng độ MnSO4, mật độ dòng điện, thời gian điện phân và nhiệt độ, cần được điều chỉnh thêm. Các kết quả cho thấy nồng độ mangan ba giá được sản xuất này (≧ 0.3 M trong 6 M H2SO4; ≧ 0.4 M trong 5 M H2SO4; ≧ 0.5 M trong 4 M H2SO4) cao hơn nhiều so với các báo cáo trước đây. Sản phẩm rắn của sulfát mangan(III) cũng được chuẩn bị lần đầu tiên. Đối với sự hình thành mangan ba giá hòa tan, 5 mol/L H2SO4 là độ axit tối ưu và 10.9 mA/cm2 là mật độ dòng điện tốt nhất ở 273 K trong 3 giờ. Một số thông số động học điện hóa cũng đã được tính toán (điện giải là 5 M H2SO4 và 0.4 M MnSO4), chẳng hạn như hệ số khuếch tán của Mn2+ là 5.3057 × 10−6 cm2/s, hệ số truyền của phản ứng điện cực là 0.3782, và mật độ dòng điện trao đổi là 1.5662 × 10−4 A/cm2. Kết quả CV đã chứng minh rằng quá trình redox của Mn(III)/Mn(II) là quá trình nửa hồi phục.
Từ khóa
#Mangan ba giá hòa tan #điện phân #pin dòng chảy redox mangan #động lực học điện hóa #axit sulfuricTài liệu tham khảo
Alsheyab M, Jiang JQ, Stanford C (2009) On-line production of ferrate with an electrochemical method and its potential application for wastewater treatment—a review. J Environ Manag 90(3):1350–1356
Aslan Hakan, Öktemer Atilla, Dal Hakan, Hökelek Tuncer (2017) Synthesis of ferrocene substituted dihydrofuran derivatives via manganese(III) acetate mediated radical addition-cyclization reactions. Tetrahedron 73:7223–7232
Barek J, Berka A, Steyermark A (1980) The use of trivalent manganese compounds in titrimetr. Crit Rev Anal Chem 9:55–95
Barnet NW, Hindson BJ, Jones P, Smith TA (2002) Chemically induced phosphorescence from manganese(III)during the oxidation of various compounds by manganese(III), (IV)break and (VII)in acidic aqueous solutions. Anal Chim Acta 451:181–188
Bhaskar A, Liu C-J, Yuan JJ (2013) Thermoelectric properties of Ca(1-x)Gd(x)MnO(3-δ) (0.00, 0.02, and 0.05) systems. J Electroceram 31:124–128
Buch JJU, Pathak TK, Lakhani VK, Vasoya NH, Modi KB (2007) High temperature thermoelectric power study on calcium substituted lanthanum manganites. J Phys D Appl Phys 40(17):5306
Cao XZ, Wang XQ, Song TY (1994) Activity on the oxidation of styrene with manganese benzolporphyrins as the catalysts under mild conditions. Inorg Chem 2:91–95
Chao Y, Xie L, Cao W (2013) Chemiluminescence enhancement effect for the determination of acetaminophen with the catalysis of manganese deuteroporphyrin (Mn(III)DP). Key Eng Mater 575:249–252
Chuang C, Chen Y (2016) Manganese(III) acetate mediated oxidative radical cyclizations of α-substituted N-[2-(phenylethynyl)phenyl]acetamides. Tetrahedron 72:1911–1918
Goncharik VP, Tikhonova LP, Yatsimirskii KB (1973) State of manganese (III) in solutions of perchlorate and sulfuric acids. Zh Inorg Khim 18:1248–1254
Gorni-Pinkesfeld O, Hasson D, Semiat R, Shemer H (2017) Hybrid electrolysis–crystallization system for silica removal from aqueous solutions. Desalination 407:41–45
Gritzner, G (1977) Operation of a diaphragm electrolylytic cell for producing chlorine including feeding an oxidizing gas having a regulated moisture content to the cathode. US, US4035255
Jin M (2009) Electrochemical properties of Mn3+/Mn2+couple at spectroscopic graphite. Meeting Abstract No. 186, 215th ECS Meeting, The electrochemical Society, San Francisco,24–29 May 2009
Kirby F, Burnea B, Shi H, Ko KC, Lee JY (2017) Reduction potential tuning of first row transition metal MIII/MII (M = Cr, Mn, Fe Co, Ni) hexadentate complexes for viable aqueous redox flow battery catholytes: a DFT study. Electrochim Acta 246:156–164
Kong Y, Chen X, Ni J, Yao S, Wang W, Luo Z et al (2010) Palygorskite–expanded graphite electrodes for catalytic electro-oxidation of phenol. Appl Clay Sci 49(1–2):64–68
Kuhn AT, Randle TH (1983) Kinetic study of the electrolytic oxidation of manganese(II) to manganese(III) in sulphuric acid. J. Chem. Soc. Faraday Trans 79:417–430
Laviron E (1979) General expression of the linear potential sweep voltammogram in the case of diffusionless electrochemical systems. J Electroanal Chem Interfacial Electrochem 101:19–28
Lim Keun Hong, Park Seung, Yun Jong-Il (2015) Study on exchange current density and transfer coefficient of uranium in LiCl-KCl molten salt. J Electrochem Soc 162:E334–E337
Liu Y, Lin Q, Li L, Fu J, Zhu Z, Wang C, Qian D (2014) Study on hydrometallurgical process and kinetics of manganese extraction from low-grade manganese carbonate ores. Int J Min Sci Technol 24:567–571
Mahadevaiah AG, Kumar MSY, Sathisha MS, Suresh MAMS, Gowtham MD (2007) Exploitation of simple redox reaction between manganese(III) and o-tolidine for a highly sensitive spectrophotometric determination of ascorbic acid. Anal Chem Indian J 6:70–74
Otamonga J-P, Abdel-Mageed A, Agater IB, Jewsbury RA (2015) A kinetic study of the enhancement of solution chemiluminescence of glyoxylic acid oxidation by manganese species. Luminescence 30:507–511
Pastor TJ, Pastor FT (2000) The role of manganese(IV) compounds as oxidants—a review. Talanta 52:959–970
Rajesh B, Ravindranathan Thampi K, Bonard JM, Xanthopoulos N, Mathieu HJ et al (2003) Carbon nanotubes generated from template carbonization of polyphenyl acetylene as the support for electrooxidation of methanol. J Phys Chem B 107:2701–2708
Selim RG, Lingane JJ (1959) Coulometric titration with higher oxidation states of manganese: electrolytic generation and stability of manganese(III) in sulfuric acid media. Anal Chim Acta 21:536–544
Shyla B, Nagendrappa G (2013) Redox spectrophotometric method involving electrolytically generated manganese(III) sulphate with diphenylamine for the determination of ascorbic acid present in the samples of various fruits, commercial juices and sprouted food grains. Food Chem 138:2036–2042
Soloveichik GL (2015) Flow batteries: current status and trends. Chem Rev 115:11533–11551
Tripathy S, Vanjari SRK, Singh V, Swaminathan S, Singh SG (2016) Electrospun manganese (III) oxide nanofiber based electrochemical DNA-nanobiosensor for zeptomolar detection of dengue consensus primer. Biosens Bioelectron 90:378–387
Vogel AI (1961) A text-book of quantitative inorganic analysis. Longmans 26(2):130–143
Wan M, Yuan H, Ma YC, Zhang WH (2018) Determination of optimal geometrical parameters of peripheral mills to achieve good process stability. Adv Manuf 6(61006):1–13
Wang XM, Nishina T, Uchida I (1997) Application of the microelectrode technique to the kinetic study of lithium deposition/dissolution and alloying in organic solutions. J Power Sources 68:483–486
Wang J, Wang C, Huo Y, Nie Y, Li L (2010) Preparing of Mn(III) solution used for chemiluminescence detection. Chinese J Anal Chem 27:32–34
Xue FQ, Wang YL, Wang WH, Wang XD (2008) Investigation on the electrode process of the mn(ii)/mn(iii) couple in redox flow battery. Electrochim Acta 53(22):6636–6642
Yang E, Shi J, Liang H (2012) On-line electrochemical production of ferrate (VI) for odor control. Electrochim Acta 63:369–374
Zhang Y, Zhang Z, Qi G, Sun Y, Wei Y, Ma H (2007) Detection of indomethacin by high-performance liquid chromatography with in situ electrogenerated Mn(III) chemiluminescence detection. Anal Chim Acta 582:229–234