含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的电催化性能

采用钛片在氮气中700 ℃退火的方法,在钛片表面原位生成TiN薄膜,并以此为基体采用热分解法制备IrO2-Ta2O5涂层钛阳极.研究含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极及传统IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的开路电位、析氧行为、循环伏安和电化学阻抗等性能.结果表明:含TiN中间层IrO2-Ta2O5涂层钛阳极具有非连续状裂纹结构,且表面生长出大量IrO2纳米晶体,其电催化析氧性能优于传统IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的电催化析氧性能;涂层烧结温度越低,电化学性能越好;当烧结温度低于500 ℃时,TiN中间层可以显著延长IrO2-Ta2O5涂层钛阳极的工作寿命.     

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。     

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。     

含石墨烯IrO_2-Ta_2O_5涂层钛阳极失效行为研究

采用热分解法制备了加有一定量石墨烯(graphene)的Ir O2-Ta2O5涂层钛阳极(Ti/IrO2-Ta2O5-G),并运用场发射扫描电镜、能谱仪等分析手段和循环伏安、电化学阻抗谱、强化电解寿命等测试方法对阳极失效前后的微观形貌和电化学性能进行研究。结果表明:与传统的Ti/IrO2-Ta2O5阳极相比,Ti/IrO2-Ta2O5-G阳极在强化电解过程中槽压呈逐渐上升趋势,具有更长的强化电解寿命;涂层破损导致催化活性组分减少是Ti/IrO2-Ta2O5-G阳极失效的主要原因;失效后的Ti/IrO2-Ta2O5-G阳极仍具有一定的电催化活性。     

铱涂覆量对IrO2-Ta2O5钛阳极性能的影响

测试了不同铱涂覆量的IrO2-Ta2O5钛阳极的表面形貌、强化寿命及析氧极化曲线。结果表明:铱涂覆量5 g/m2和10 g/m2的涂层形貌呈无规则粉状堆积;铱涂覆量达到20 g/m2时,涂层表面出现了枝状结构;铱涂覆量达到30 g/m2时,这种枝状结构已经很明显。IrO2-Ta2O5钛阳极涂层中铱涂覆量在5～30 g/m2范围内,随铱涂覆量的增加,阳极强化寿命增加得较快;当铱涂覆量超过30 g/m2,随铱涂覆量的增加,阳极强化寿命增幅减小。铱涂覆量对IrO2-Ta2O5钛阳极析氧的电催化活性影响不大。     

Ti基IrO2＋Ta2O5涂层阳极的析氧电催化活性

通过极化曲线与电化学阻抗谱测试研究了Ti基IrO2 Ta2O5阳极的析氧电催化活性,结果表明,IrO2含量为70％（摩尔分数）时,混合氧化物阳极表面具有具有最高的析氧活性,这缘于该成分含量阳极中活性组元IrO2的真实表面度达到最大;而且,由于表面析出晶粒的最细化,在析氧电位下受析出氧氧的冲击,该成分阳极表面的活性点数目得到最大程度的提高,由此提出决定氧化物阳析氧电催化活性的热力学及动力学判据。     

成分配比对Ti/IrO2-Ta2O5电极电容性能影响

摘要：采用低温热分解法制备了Ti基IrO2-Ta2O5氧化物涂层电极。通过X射线衍射(XRD),循环伏安曲线,交流阻抗谱,恒流充放电等测试方法分析了Ta含量对IrO2-Ta2O5氧化物涂层组织结构及电容性能的影响。结果表明,Ta2O5可抑制IrO2的晶化程度。随涂层中Ta含量增加,晶化度降低。当Ta含量为60mol%时,IrO2-Ta2O5电极的结晶度为6.4%,具有较小的电荷转移电阻和最高的比电容（239.2F/g）,比IrO2电极比电容(54.1F/g)提高了近4倍。     

添加Sn制备三元IrO2-Ta2O5-SnO2/Ti涂层

通过热分解法制备了含不同摩尔比SnO2的IrO2-Ta2O5-SnO2/Ti涂层.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析和测试了所获涂层的晶体结构和表面形貌特征;通过强化寿命试验测试其耐腐蚀性能.结果表明涂层中出现固溶体、表面形貌呈密实结构有助于涂层耐腐蚀性能的提高.添加SnO2含量较高时可导致涂层中析出SnO2,并降低涂层耐腐蚀性能.     

添加纳米IrO_2的新型涂层IrO_2-Ta_2O_5钛阳极的制备及性能

以纳米IrO2晶粒部分取代H2IrCl6分散于前躯体溶液中,以此改进工艺制备一种Ir和Ta的摩尔比为7-3的IrO2-Ta2O5涂层钛阳极,通过XRD和SEM分析所制备钛阳极表面涂层的物相组成和形貌特征,采用析O2极化曲线、循环伏安和强化寿命测试方法分别研究电极的电催化性能与稳定性。结果表明:在纳米种子嵌入电极涂层中存在的物相分别为IrO2基固溶体(Ir,Ta)O2和IrO2;与采用传统方法制备的电极相比,含纳米种子嵌入结构涂层的钛阳极具有更优越的电催化活性和耐蚀性。     

Ti基氮化处理对IrO2-Ta2O5涂层阳极服役性能的影响

采用热分解法制备钛基IrO2-Ta2O5涂层阳极,钛基体经喷砂和酸蚀处理后分别在550、600、650、700和750℃下的高纯氮气气氛下进行氮化处理,研究钛基体氮化处理对IrO2-Ta2O5涂层钛阳极寿命和电催化活性的影响。结果表明:经550℃氮化处理时,钛基体表面酸蚀产生的TiH2未大量分解,同时生成钛的氮化物,表面形成一层氢化物和氮化物膜,有利于IrO2的成核和晶粒细化,IrO2-Ta2O5涂层具有多孔性特征,且电极表面析出的活性物质IrO2晶粒尺寸更小、分布更均匀,平均晶粒尺寸小于20 nm,具有较佳的电催化活性和较长的寿命,加速寿命和伏安电荷值分别达到1 066 h和68.4 mC/cm2。     

Preparation and electrocatalytic properties of Ti/IrO2-Ta2O5 anodes for oxygen evolution

1 Introduction Oxygen and chlorine evolution reaction are the common and most important electrochemical reactions in electrolysis industry. As the Ti/RuO2-TiO2 anode has been successfully developed and widely employed in the electrochemical industry, the …     

含氟电解液中钛基铱钽氧化物电极的稳定性

目的 分析钛基铱钽氧化物电极在含氟电解液中的应用前景。方法 采用热分解法制备出钛基铱钽氧化物电极,借助扫描电镜分析了氟元素对钛基铱钽氧化物电极表面形貌的影响。应用循环伏安、稳态极化和电化学阻抗等方法,研究了氟元素对铱钽氧化物电极在硫酸溶液中电催化性能的影响。结果 当溶液中的氟含量高于5 mg/L时,铱钽氧化物电极在2 A/cm2下强化电解72 h后,表面开始出现裂纹,且裂纹尺寸和数量随溶液中氟含量的增加而增加。强化电解72 h下,氟含量低于10 mg/L时,氟对钛基铱钽氧化物电极循环伏安特性的影响较小,但氟含量高于10 mg/L时,电极伏安面积可增大24%。强化电解过程中,氟元素可增加电极的电荷转移电阻,增大电极的析氧电位,降低电极的双电层电容。结论 电解液中的氟元素可加速钛基铱钽氧化物电极的失效。氟元素虽可提高电极表面的粗糙度,改善电催化性能,但活性成分氧化铱的溶解损失更大,导致电极的析氧电催化性能降低。钛基铱钽氧化物电极在氟含量低于5 mg/L的酸性电解液中具有应用前景。     

草酸浸蚀对氧化物阳极形貌及电催化性能的影响

钛基体涂覆铱钽氧化物阳极制备过程中对基体喷砂并进行不同时间的草酸浸蚀．环境扫描电镜、析氧极化曲线、电化学阻抗谱测试表明,草酸对钛基体的腐蚀速度及涂层载量(Ir含量)随腐蚀时间的延长先增大后减小．经过适当时间酸蚀处理后的基体上制备的氧化物阳极均匀致密,其电化学活性表面积大,析氧电催化活性提高,并具有较长的使用寿命。     

Ti基IrO_2+Ta_2O_5涂层阳极的析氧电催化活性

通过极化曲线与电化学阻抗谱测试研究了Ｔｉ基ＩｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５阳极的析氧电催化活性．结果表明, ＩｒＯ２含量为７０％（摩尔分数）时,混合氧化物阳极表面具有最高的析氧活性．这缘于该成分含量阳极中活性组元ＩｒＯ２的真实表面浓度达到最大;而且,由于表面析出晶粒的最细化,在析氧电位下受析出氧气的冲击,该成分阳极表面的活性点数目得到最大程度的提高．由此提出决定氧化物阳极析氧电催化活性的热力学及动力学判据．