新型β-PbO-,2-電極的制備及電催化性能研究.pdf

1、電化學(xué)氧化法是一種環(huán)境友好型的氧化技術(shù)，目前其核心問題是高性能陽極的制備。PbO2作為一種優(yōu)良的電催化氧化陽極材料，具有耐腐蝕性好、析氧過電位高和成本較低等優(yōu)點(diǎn)。然而，在對(duì)有機(jī)物的電化學(xué)氧化處理過程中，普通二氧化鉛陽極的穩(wěn)定性仍然不夠理想。最近一些研究結(jié)果表明，各類摻雜技術(shù)能提高二氧化鉛電極的性能，應(yīng)用前景較佳。為此，本工作中鍍制了CeO2微粒和聚四氟乙烯（PTFE）共摻雜的二氧化鉛電極，對(duì)這個(gè)復(fù)合電鍍的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，并研究了其在

2、無機(jī)水溶液和有機(jī)物水溶液中的電催化氧化性能，在此基礎(chǔ)上，改進(jìn)了二氧化鉛電極的鍍液配方，以期制得納米級(jí)的二氧化鉛電極，從而進(jìn)一步提高電極的綜合性能。
　　 研究表明，鍍液中添加3 g·L-1的CeO2，溫度為80℃，電流密度為30 mA·cm-2，1300 r·min-1攪速，電沉積2 h，所制得的復(fù)合電極表面鍍層均勻致密，失重較慢，并且在強(qiáng)化電解過程中鍍層的鉛氧計(jì)量比也具有較高的穩(wěn)定性。比較電極在摻雜CeO2前后的析氧行為發(fā)現(xiàn)，

3、CeO2摻雜可以很好地消除由于PTFE摻雜而引起析氧過電位的降低現(xiàn)象。CeO2摻雜后電極的Tafle斜率增大，析氧反應(yīng)表觀活化能提高，說明CeO2降低了PbO2的析氧活性，干擾了析氧過程中活性中間物的轉(zhuǎn)化過程，在電氧化降解過程中抑制了析氧副反應(yīng)。
　　 利用該復(fù)合電極電氧化降解對(duì)氯苯酚的結(jié)果表明，CeO2摻雜能有效地提高二氧化鉛的電氧化特性，降低能耗，相同條件下能使氧化效率提升10％以上。Ti/CeO2-PTFE-PbO2降解對(duì)

4、氯苯酚的表觀反應(yīng)速率常數(shù)和電流效率分別為12.32×10-3min-1、5.70％，均大于Ti/PTFE-PbO2的數(shù)值（8.41×10-3min-1、4.35％）。從現(xiàn)有的結(jié)果看，CeO2可能影響了中間活性物種（如·OH等）的壽命，電化學(xué)阻抗測(cè)試（EIS）的相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了這個(gè)推論。而且，在高電位下Ti/CeO2-PTFE-PbO2陽極對(duì)4-CP的降解顯示了很好的穩(wěn)定性。
　　 為了進(jìn)一步提高二氧化鉛的性能，研究中開發(fā)了一種

5、新型鍍液配方：乙酸鉛250.0～280.0 g·L-1，NaF2.0 g·L-1，PTFE6 g·L-1及CeO23g·L-1，用氨基磺酸調(diào)節(jié)酸度。該鍍液制備的PbO2表面類似于蜂窩狀結(jié)構(gòu)，XRD分析結(jié)果表明PbO2晶粒大小為8～12 nm，達(dá)到納米級(jí)別，有利于活性比表面積的提高。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明納米級(jí)二氧化鉛的析氧過電位要高于傳統(tǒng)制法的二氧化鉛，電極表面晶粒大小的變化是析氧過電位提高的主要原因。4-CP的降解結(jié)果表明，納米級(jí)二氧化鉛