碳納米管改善鈦基金屬氧化物陽(yáng)極性能的研究.pdf

1、鈦基金屬氧化物陽(yáng)極是指在以鈦為陽(yáng)極的基體表面上涂覆金屬氧化物的電極，具有電催化活性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。在電解海水防污工程中，普通陽(yáng)極的析氯活性偏低、使用壽命較短，易導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)等問題，不能滿足實(shí)際工程中免維護(hù)的要求。碳納米管(CNTs)作為一維納米材料，具有良好的導(dǎo)電性、電子傳遞速率，比表面積較大，相對(duì)于其它納米材料，成本較低，廣泛地應(yīng)用在電極修飾、復(fù)合材料等材料科學(xué)領(lǐng)域。因此，本研究目的是通過摻雜碳納米管制備鈦基金屬氧化物陽(yáng)極，改善陽(yáng)

2、極在海水電解過程中的析氯活性和穩(wěn)定性。
　　本文采用熱分解法制備含碳納米管Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽(yáng)極，并通過場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)及能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)研究了涂層的微觀形貌、成分和物相;采用極化曲線、循環(huán)伏安測(cè)試、電化學(xué)阻抗譜及強(qiáng)化電解壽命試驗(yàn)等方法研究在海水析氯反應(yīng)條件下工作的釕系氧化物陽(yáng)極的析氯電催化活性和耐用性，取得了以下具有實(shí)用價(jià)值的成果:
　　1)對(duì)試驗(yàn)用碳納米管進(jìn)行熱分析。結(jié)

3、果表明:在試驗(yàn)燒結(jié)溫度470℃條件下，碳納米管未發(fā)生高溫氧化分解，仍以單質(zhì)形式存在于陽(yáng)極涂層中。
　　2)研究了碳納米管摻雜量對(duì)陽(yáng)極微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:不同碳納米管摻雜量的Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽(yáng)極，表面均呈現(xiàn)典型的“龜裂狀”形貌;摻雜的碳納米管提高了涂層的活性成分含量，但沒有改變(Ru，Ir，Sn)O2固溶體的結(jié)構(gòu)。
　　3)添加碳納米管可顯著改善Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽(yáng)極的電化學(xué)性能。研究表明:陽(yáng)極活性

4、表面積增大4倍，提高了其析氯電催化活性;強(qiáng)化電解壽命延長(zhǎng)3倍，陽(yáng)極的穩(wěn)定性得到提高。其中摻雜0.1g·L-1碳納米管的Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽(yáng)極具有最優(yōu)的陽(yáng)極電催化活性和穩(wěn)定性。
　　4)考察了超聲處理、酸化處理等碳納米管分散工藝對(duì)Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽(yáng)極電化學(xué)性能的影響。研究表明:與單一超聲分散工藝相比，采用超聲+酸化復(fù)合分散工藝使碳納米管分散更加均勻，制備的Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽(yáng)極涂層具有更小的容抗弧半徑