Ti-Pb02耐酸陽極電催化性及穩(wěn)定性研究.pdf

1、鈦基氧化物電極是一種在電化學(xué)合成、廢水處理等領(lǐng)域具有較好發(fā)展前景的新型電極。但是該類電極在強(qiáng)酸溶液中使用時(shí)，陽極放出的活性氧會(huì)與鈦生成二氧化鈦絕緣體，使電極導(dǎo)電能力降低，而且會(huì)降低表面活性層與鈦基體之間結(jié)合能力，容易脫落。通過在Ti基體與活性層之間添加一中間層，可以使鈦基體形成一種固溶體結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)電極的穩(wěn)定性及導(dǎo)電性。
　　 電極的催化性能與電極表面粗糙程度密切相關(guān)，分形幾何學(xué)為解決粗糙表面的復(fù)雜問題提供了新的途徑和思路，分形維

2、數(shù)可以定量表征電極的粗糙程度，因此，對(duì)電極表面結(jié)構(gòu)與性能研究有著重要的理論和實(shí)際意義。
　　 本文采用熱分解法和電沉積法制備Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2電極，利用SEM手段對(duì)上述電極表面形貌進(jìn)行表征，采用三電極體系測(cè)定了電極在酸性溶液中不同掃描速度下的循環(huán)伏安曲線和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，同時(shí)根據(jù)．Mandelbrot建立起來分形幾何的理論，將鈦基氧化物電極材料表面形貌和電化性能相聯(lián)系，用掃描速度與峰電流的雙對(duì)數(shù)關(guān)系定量計(jì)算出了不同

3、Sb摻雜濃度電極表面的分形維數(shù)，重點(diǎn)討論了在酸性溶液中氧化物電極的分形維數(shù)和電催化性能之間的關(guān)系；通過交流阻抗實(shí)驗(yàn)考察了電極的導(dǎo)電性；
　　 以研究電極為陽極，石墨電極為陰極，在1．0mol-L-1的H2SO4溶液中4A·cm-2條件下采用快速壽命法考察了氧化物電極預(yù)期使用壽命。研究結(jié)果表明：
　　 1． SnO2+Sb2O4涂層表面晶粒均勻細(xì)小、結(jié)合緊密無裂縫，可有效阻止新生態(tài)氧原子的擴(kuò)散，減少二氧化鈦絕緣層的形成，有

4、利于延長(zhǎng)電極使用壽命，是一種理想的氧化物電極中間層材料；Ti／SnO2+Sb2O4／PbO2電極活性層表面呈蜂窩狀或蘑菇狀、表面比較粗糙，是一類多孔三維電極，其分形維數(shù)在2~3之間，具有較好的電催化活性。
　　 2．通過對(duì)不同Sb摻雜的Ti／SnO2+Sb2O4／Pb02的耐酸陽極進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)定，實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)電極中間層Sb摻雜濃度為2％和10％時(shí)分形維數(shù)較高，析氧電催化活性較高，與動(dòng)力學(xué)參數(shù)基本吻合。
　　 3．通過對(duì)T

5、i／SnO2+Sb2O4／PbO2電極進(jìn)行交流阻抗分析，得到中間層Sb摻雜為6％時(shí)，制得電極的Rf為2．737Ωcm2，電阻最小，導(dǎo)電性最好。
　　 4．通過進(jìn)行強(qiáng)化壽命測(cè)試表明：燒結(jié)溫度為450℃，且Sb摻雜濃度為6％時(shí)，Ti／SnO2+Sb2O4電極預(yù)期使用壽命最長(zhǎng)達(dá)28．75 h：對(duì)于Ti／SnO2+Sb2O4／PbO2電極，同樣當(dāng)摻雜為6％時(shí)壽命最長(zhǎng)，預(yù)期使用壽命最長(zhǎng)達(dá)88.75h。
　　 總之，本文重點(diǎn)將分形幾