NaCl浓度对金属氧化物阳极电化学性能与失效影响研究

采用热分解法在钛基体上制备钌铱锡金属氧化物阳极。通过循环伏安测试、电流效率测试、极化曲线测试以及析氯电位测试等电化学测试手段,考察盐浓度对钌铱锡金属氧化物阳极电化学性能的影响;采用强化电解寿命测试考察盐浓度对金属氧化物阳极寿命的影响规律;通过电镜与能谱测试,分析盐浓度对失效行为影响。实验结果表明,NaCl的浓度升高时,钌铱锡金属氧化物强化电解寿命长,析氯阻力变小,析氯电位减小,钌铱锡金属氧化物阳极的选择性大。另外,随着NaCl浓度的升高,钌铱锡金属氧化物阳极的电流效率会随之增大。     

IrO2＋Ta2O5系钛基改性涂层阳极和失效特点

研究了Ti／（IrO2＋Ta2O5）涂层阳极钛基表面不同改性条件下的表面形貌，截面扫描和界面元素分布，电解强化寿命和失效机理。结果表明，钛基体表面改性对涂层表面形貌没有根本性影响，表面改性的涂层阳极在槽电压-电解时间曲线上具有很长的平台期，显示出很好的强化寿命，平台期的主要失效特点在于涂层的电化学溶解，溶解从“龟裂”处始发，并且逐层进行。     

烧结温度对Ti/IrO2-Ta2O5纳米氧化物阳极微观结构和电催化性能的影响

采用Pechini法制备Ti/IrO2-Ta2O5纳米氧化物阳极,通过SEM、EDX、XRD、极化曲线、循环伏安、电化学阻抗谱及强化电解寿命试验等测试手段,研究了烧结温度对Ti/IrO2-Ta2O5阳极微观结构和电催化性能的影响。结果表明,阳极涂层成分分布均匀,IrO2晶粒偏析不明显;Ta在铱钽固溶体中的固溶度随烧结温度升高而增大,涂层晶粒逐渐细化。随着烧结温度的升高,阳极析氧电催化活性降低,电化学活性表面积减小;500 ℃下所得Ti/IrO2-Ta2O5阳极表现出最高的强化电解寿命。     

金属氧化物阳极的失效行为研究

对RuTiSn、RuTiIrSnCo、IrTiTa和Pt/Ti电极在1mol/LH2SO4中的强化电解失效行为进行了研究.结果表明:IrTiTa阳极的强化电解寿命最高,Pt/Ti电极次之,RuTiSn电极最低.氧化物层的溶解消耗、剥落以及在活性层和基体间有钝化膜生成是氧化物阳极失效的几种主要原因,每种电极失效均是多种因素共同作用的结果,但不同的阳极有着不同的导致失活的主导因素.针对氧化物阳极的失效原因,提出了氧化物阳极性能改进的可能途径.     

IrO2对Ti基阳极电化学性能的影响

根据阳极在各行业中应用的要求，从贵金属（铂、铑、铱、钌等）中筛选了铱和钌，在钛基体上进行涂覆，然后，在不同温度下烧结制备成RuO2-IrO2-TiO2/Ti阳极，并对涂层阳极的强化寿命和析氯开路电位进行了测试，采用扫描电镜（SEM）对涂层结构进行了观测分析，结果表明，RuO2-IrO2-TiO2/Ti钛基涂层阳极的最佳烧结温度为450℃，IrO2含量的最佳值为30％（摩尔百分比）。     

Mn-Mo-Ce氧化物阳极在海水中电催化及稳定性能研究

采用阳极电沉积方法在Mn-Mo氧化物阳极基础上,通过向镀液中加入稀土Ce Cl3制备了Mn-Mo-Ce氧化物阳极材料,采用循环伏安、Tafel极化曲线和电化学阻抗谱等电化学方法测试了Mn-Mo-Ce氧化物阳极的电催化性能;采用加速寿命实验及对氧化物阳极表面形貌观察,研究了Mn-Mo-Ce氧化物阳极材料在海水介质中的稳定性能。结果表明:稀土Ce的掺杂在一定程度上细化了Mn-Mo-Ce氧化物的微观结构,镀层结合致密,表面均匀分布有细小胞状物,微裂纹细密且数量较多,使电极表面的活性点数量增多,增大了真实表面积,提高了Mn-Mo-Ce氧化物电极的电催化性能;Mn-Mo-Ce氧化物阳极电解过程以氧化物溶解及剥落为主要破坏形式,Mn-Mo-Ce氧化物电极在海水介质中具有较好的稳定性,加速电解寿命可达1595 h,比Mn-Mo氧化物阳极高约207 h。     

涂覆厚度对Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层电化学性能的影响

通过热分解法制备了不同涂覆层数的Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层。采用物理分析和电化学测试技术研究了不同涂覆层数氧化物阳极涂层的表面形貌、结构和电化学性能。结果表明,Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层涂覆30层(15.55μm)时,涂层与钛基体结合牢固,具有较好的电催化选择性。此时,析氧电位达到1.52V,析氯电位为1.02V,电流效率高达94.5%,伏安电量达到35mC/cm2,强化电解寿命长达525h。当涂覆层数达到40层(22.6μm)后,涂层呈疏松结构,表面粗糙,裂缝变得宽而深,涂层出现脱落,附着力下降。     

钛基亚氧化钛电极强化电解失效行为研究

亚氧化钛具电化学窗口宽、耐蚀性好等诸多优点,是非常有应用潜力的污水处理用阳极材料。但目前关于其在污水处理方面的研究主要集中在其电化学性能,还未对其用于污水处理的强化电解性能进行过评价。本研究采用强化电解方法测试钛基亚氧化钛电极的寿命和失效前后的形貌和结构变化,分析其电化学性能和表面反应的机理。结果表明,亚氧化钛电极的强化电解寿命是320 h左右,每12 h反置电流可延长电解池整体寿命至840 h(电极寿命420 h),失效前后的亚氧化钛组成变化不大,涂层出现裂纹和脱落,导致基体钝化,使得槽压迅速升高而发生失效。     

海水电解用金属氧化物阳极的失活机理

海水电解制氯用钛基金属氧化物阳极的等效电路可用LR5（QdlRct）（QfRf）来描述，上反映了阳极涂层复杂的微观结构，（QdlRct）对应电极／溶液体系的电化学特征，（QfRf）反映了涂层内表面／钛基体之间的物理阻抗。在阳极失效前后，Qdl和Rct没有发生突变，而Qf和Rf发生了突变，EIS谱图上发生明显的变化。SEM和EPMA分析表明，失活后表面还有一定的活性组分存在。阳极失活的主要原因是在钛基体和涂层之间形成了不导电的TiO2层，而阳极活性组分的电化学溶解和涂层的机械脱落不是阳极失活的主要原因，但对生成不导电TiO2有促进作用。     

钛基金属氧化物阳极的耐用性研究进展

本文较全面地介绍了钛基金属氧化物阳极失效的几个主要原因:涂层溶蚀、涂层剥落、钛基体钝化、涂层"毒化"、机械损坏、不合理的工况条件等;并根据目前国内外采取的措施进行归纳和总结,提出了提高钛基金属氧化物阳极寿命的对策,为电化学稳定性更高的新型金属氧化物阳极的研制提供思路。     

Stability and morphology of (Ti0·1Ru0·2Sn0·7)O2 coating on Ti in chloralkali medium

Abstract

Today's mixed metal oxide anodes are widely used in the chloralkali industry. Stability is one of the main properties of these anodes because of their high cost. Morphology of mixed metal oxide coating is a determining factor in electrochemical stability of mentioned anodes. In this article the effect of temperature and times of heat treatment on the morphology and electrochemical stability of Ti/(Ti_0·1Ru_0·2Sn_0·7)O₂ anode has been investigated. The anodes were prepared by brushing and thermal decomposition method. Mud cracked morphology appeared on the sample by this process. Increasing the temperature of calcination causes the density of cracks on the surface and electrochemical stability of coating to decrease. Increasing the time had different effects in the first and final calcination times. The anode which was prepared at 450°C, for 10 min in the first calcination time and 1 h in the final calcination time had the highest stability and optimum morphology.     

Influence of heat treatment temperature on the electrochemical properties and corrosion behavior of RuO2-TiO2 coating in acidic chloride solution

MMO (mixed metal oxide) anodes were prepared by depositing 60RuO₂-40TiO₂ coating on titanium substrate by the thermal decomposition of Ru and Ti chloride solution. The thin oxide films were prepared at different calcination temperatures. The effect of heat treatment temperature on electrochemically active surface area was investigated by cyclic voltammetry. Stability of the mixed oxide coating during electrolysis was evaluated in 0.5 M NaCl solution using cyclic voltammetry (CV), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX) and potentiodynamic polarization. The changes in voltammetric charge, current density and Tafel slope of cholrine evolution reaction with time were monitored during the electrolysis. The morphology and surface composition of the oxide coated anodes before and after accelerated life test (ALT) were analyzed. Deactivation process of the oxide coated anodes was also studied. High temperature preparation of the coatings can change the deactivation mechanism and improve the anodes stability through the changes in electrochemical porosity. Based on the obtained results, different mechanisms for degradation in electro catalytic activity were discussed.     

制备条件对钛基IrO2+Ta2O5涂层阳极性能的影响

研究了基体喷砂处理，涂制母液溶剂体系，添加剂等制备技术对热分解法制备钛基IrO2 Ta2O5阳极组织结构，性能的影响，结果表明，基体经喷砂处理后与氧化物涂层间的结合力加大，其阳极寿命明显提高，采用有机溶剂制备的涂层表现出典型的裂纹形貌，且晶粒细化，增大了阳极的电化学活性表面，从而提高了阳极的析氧电催化活性，加入适量添加剂可以改善涂层的致密度，能够有效地抑制活性组元的溶解，并阻止电解液在涂层中的渗透，延长了阳极的使用寿命，实验表明，添加剂含量为0．7％时改善效果最为明显。     

Ti／IrO2-Ta2O5阳极的制备及其析氧电催化性能研究

通过热氧化技术在500℃条件下制备了一系列Ti／IrO2-Ta2O5阳极。采用线性扫描和循环伏安技术分析了不同铱钽比阳极涂层的析氧电流、电位和伏安电荷的变化规律，并结合扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）技术研究了Ti／IrO2-Ta2O5阳极的表面形貌、组成、结构对析氧电催化性能的影响。研究表明，在IrO2-Ta2O5涂层中，铱钽由于存在一定的互溶度而形成固溶体结构，铱钽互溶度与涂层中铱钽比有关且影响IrO2晶胞的大小。随着涂层组元IrO2含量的增加，涂层表面细小的IrO2晶体聚集体增多，析氧电催化活性增强；但当IrO2含量过多时，涂层附着力的下降和机械强度的降低对析氧电催化性能产生负面影响。IrO2-Ta2O5涂层的活性表面积不仅取决于活性组元IrO2的含量，还与涂层的结构有关。适宜的铱钽比才具有最大的催化活性。其原因可能在于涂层中加入的适量惰性元素钽与IrO2晶胞形成部分固溶体结构，增强了涂层附着力与机械强度，同时形成了多裂纹的网状表面结构，增加了涂层活性表面积，提高了电极的析氧电催化活性与电解稳定性。     

溶胶凝胶法制备Ru-Ir-Sn-Ti阳极涂层及其电化学性能研究

采用溶胶凝胶法制备Ru-Ir-Sn-Ti阳极涂层,对涂层进行析氯电位、析氧电位、极化曲线、循环伏安曲线、电化学交流阻抗等电化学测试以及强化电解寿命测试,并与热分解法制备的阳极涂层进行对比。结果表明:与热分解法制备的阳极涂层相比,溶胶凝胶法制备的Ru-Ir-Sn-Ti阳极涂层具有较低的析氯电位、较高的析氧电位、良好的电催化活性和较长的强化电解寿命。     

钛基金属氧化物阳极的研究进展

本文介绍钛基金属氧化物阳极技术及应用。从降低成本的角度论述了钛基金属氧化物阳极技术发展的两大方面，一是降低阳极本身的成本，二是降低阳极的运行成本。根据涂层所采用的活性组分对钛基金属氧化物阳极进行了分类，并说明了各类阳极的主要用途。介绍了目前钛基金属氧化物阳极的研究进展及发展前景。