稀土Nd掺杂Ti/RuO2-Co3O4电极电催化性能研究

采用热分解法在400℃下制备了稀土Nd改性Ti/RuO2-Co3O4氧化物阳极,对稀土Nd掺杂量进行优化。利用SEM、EDX及XRD等分析方法对电极表面形貌、组成及结构进行了表征,通过开路电压、循环伏安、极化曲线及强化电解寿命等电化学方法研究了电极的析氧催化活性及稳定性。结果表明:稀土Nd掺杂使表面层晶粒细化,晶型饱满,且促进活性组分RuO2向电极表面富集,增加电极催化活性中心;掺杂量为20:1时,电极析氧性能最佳,伏安电荷容量高达686mC/cm2,反应活化能低至16.76kJ/mol,掺入稀土Nd后电极基体与涂层的结合力增强,电极强化电解寿命高达158h。     

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。     

高温氯化物熔体中Tb氧化物析氯电催化作用机理

在 70 0℃的高温氯化物熔盐中采用电化学暂态技术 ,结合SEM和XPS等表面物理检测手段 ,对稀土铽氧化物电极的表面物理化学和电化学表面特性进行表征。结果表明 ,热分解产物为非化学计量的混合价态铽氧化物 ,电极表面结构显微观“龟裂”状态。稀土铽氧化物高温析氯电催化作用的氧化还原机理是变价Tb氧化物在电极表面起活性中心的作用 ,能降低Cl析出活化能。从稀土电子结构因素对稀土氧化物的电催化活性进行了解释 ,并对稀土化合物作为电催化剂的性能进行预测。     

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。     

溶胶凝胶法制备Sb掺杂Ti/SnO2 电极及其电催化性能

采用溶胶凝胶法制备了Sb掺杂Ti/SnO2电极,通过XRD,SEM,EDS及电化学测试、氧化物总量测试、加速寿命测试等技术手段,研究了Sb的掺杂对电极结构、形貌、电催化性能、使用寿命的影响。结果表明:Sb的掺入能有效改善电极的表面晶体结构和形貌,降低电极的苯酚氧化电位和液界电阻,提高电极的电催化效率;当制备的溶胶中锡锑比为9∶1时,制得的电极表面形貌平整、致密,稳定性和电催化效果最好。     

涂覆载量对Ru-Ir-Ti/Ti氧化物阳极涂层性能的影响

采用Pechini法制备了Ru-Ir-Ti/Ti氧化物阳极涂层。通过SEM、EDX、XRD、极化曲线、循环伏安和强化电解寿命等,研究了涂覆载量对Ru-Ir-Ti/Ti氧化物阳极涂层微观结构和电催化性能的影响。结果表明:涂覆载量对阳极涂层的表面形貌和析氯极化有很大的影响;阳极涂层的伏安电量随涂覆载量的增加而增加,涂覆载量为12 g/m2时阳极涂层表现出最高的强化电解寿命。     

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。     

钛基IrSiCe复合电极的制备及在电沉积钴中的应用

采用热分解法制备Ti/IrO2-SiO2及Ti/IrO2-SiO2-CeO2复合氧化物阳极。采用SEM分析对比掺入CeO2前后电极表面形貌的变化,采用循环伏安曲线及析氧极化曲线将自制Ir-Si-Ce电极与自制Ir-Si电极及商品电极（Ir-Ta-Sn、Ir-Ru、Ir-Ta、Ir-Sn）进行分析对比。采用双膜三室电沉积法从氯化钴溶液中回收钴,探讨自制电极与商品电极槽电压、能耗及抑氯性能优劣。结果表明：掺杂稀土Ce有利于提高电极表面粗糙度、增大其活性表面积、提高其电催化活性;相比于Ir-Si、Ir-Ru、Ir-Sn、Ir-Ta、Ir-Ta-Sn电极,Ir-Si-Ce电极析氧电位最低、电催化活性最高;电沉积回收钴实验中,相比于其它电极,Ir-Si-Ce电极槽电压及能耗最低、抑氯性能最好,氯气削减率高达97.5%。     

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。     

海水温度对金属氧化物阳极强化电解失效行为影响

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SEM、EDX、循环伏安、电化学阻抗谱及强化电解寿命试验等测试方法,探求不同海水温度对于钌铱锡金属氧化物阳极强化电解失效行为的影响规律。结果表明：在5~20 ℃海水温度条件下,阳极寿命短,失效阳极的中心区域存在少量残余涂层,呈现龟裂状形貌,而边缘地带Ti基体基本暴露,涂层发生局部电化学溶解或剥落;当海水电解温度为40 ℃时,阳极寿命较长,阳极涂层发生均匀电化学溶解。另外,随着海水温度的升高,阳极电化学活性表面积增大,稳定性逐渐提高。5~20 ℃条件下阳极失效主要是由于Ru组元的选择性溶解和涂层局部剥落导致,而40 ℃条件下涂层也发生电化学溶解,但TiO2钝化膜的形成是引起阳极失效的主要原因     

Ti/SnO_2+Sb_2O_4/PbO_2阳极的制备及其在酸性电解体系中的应用

实验针对酸性电解体系中阳极的析氧过程,研究制备出适应于在此类介质中使用的Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2阳极。采用SEM、XRD法表征了阳极的表面形貌、组成元素和元素化学态;并用快速电极寿命法测试该阳极在65℃、1.0mol/LH2SO4溶液中的使用寿命通过对电极极化曲线的测试,考察其电催化性能;将试样放大后在酸性电解体系中进行模拟电解生产试验。结果表明,此类阳极与传统铅阳极相比,在提高电流效率,降低单耗以及提高阴极产品纯度方面效果显著,且降低了阳极制作成本。     

柠檬酸加入量对 Ru-Ir-Ti / Ti 氧化物阳极涂层性能的影响

采用Pechini方法加入不同柠檬酸量,制备Ru-Ir-Ti/Ti氧化物阳极。并通过SEM及XRD考察了涂层的微观形貌和相结构;采用极化曲线、循环伏安测试及强化电解寿命试验等方法,研究了阳极的析氯电催化活性和稳定性。结果表明:柠檬酸加入量对Ru-Ir-Ti/Ti氧化物阳极涂层的表面形貌有着很大的影响;阳极的强化电解寿命随着柠檬酸加入量的增加而降低,阳极析氯活性先增加后减小。     

钢筋混凝土阴极保护用高性能涂层钛阳极

通过对传统钛阳极涂液的改性以及烧结工艺的改进,制备出Ru-Ti-Ir新涂层阳极。X射线衍射及扫描电镜分析表明,涂层氧化物晶粒细小、均匀、达到纳米级,涂层表面无龟裂纹。电化学测试分析表明,电极的电催化活性及强化寿命明显优于传统阳极,此电极在钢筋混凝土外加电流阴极保护中具有很好的使用效果。     

氨络合物体系中Ti基IrO2涂层阳极的析氮过程

采用线性扫描技术研究了氯盐氨络合物体系中Ti基IrO2涂层阳极的析氮过程,对3种含有不同氧化物涂层电极的析氮电催化性能进行了比较,并结合扫描电镜(SEM)及能谱(EDX)探讨了不同析氮电催化活性的原因.研究结果表明:当电极电位低于1.1 V(vs SCE)时,Ti基IrO2涂层阳极析气反应主要为析氮反应,氮气的产生主要是由于氨水在电极上发生电化学氧化引起的;Ti基含PdRuTi的IrO2涂层阳极具有最佳的析氮电催化活性,其可能原因是金属元素PdRuTi的存在导致该电极表面特征裂纹最宽且最深,氧化物涂层总析氮面积增多,电催化活性增加.     

钛基Ir-Si-Ce复合电极制备及在电沉积钴中的应用

采用热分解法制备Ti/IrO_2-SiO_2及Ti/IrO_2-SiO_2-CeO_2复合氧化物阳极。采用SEM分析对比掺入CeO_2前后电极表面微观形貌的变化,采用循环伏安曲线及析氧极化曲线将自制Ir-Si-Ce电极与自制Ir-Si电极及商品电极(Ir-Ta-Sn、Ir-Ru、Ir-Ta、Ir-Sn)进行分析对比。采用双膜三室电沉积法从氯化钴溶液中回收钴,探讨自制电极与商品电极槽电压、能耗及抑氯性能优劣。结果表明:掺杂稀土Ce有利于提高电极表面粗糙度、增大其活性表面积、提高其电催化活性;相比于Ir-Si、Ir-Ru、Ir-Sn、Ir-Ta、Ir-Ta-Sn电极,Ir-Si-Ce电极析氧电位最低、电催化活性最高;电沉积回收钴实验中,相比于其它电极,Ir-Si-Ce电极槽电压及能耗最低、抑氯性能最好,氯气削减率高达97.5%。     

添加剂Pr2O3和Er2O3对电沉积Ni-S合金电极性能的影响

以氧化镨、氧化铒为添加剂,在泡沫镍基体上电沉积制备Ni-S镀层电极。对镀层的表面形貌、镀层结构、电沉积行为及镀层的电化学性能进行研究。结果表明：电镀液中添加稀土氧化物后电沉积过程的阴极极化增强,沉积层晶粒细化,比表面积增大,因而电极的析氢过电位降低;其中,添加Pr203的Ni-S镀层在250mA／cm2下碱性水电解时过电位降低达37mV,且该镀层电极在碱性介质下具有较高的析氢活性和耐腐蚀性能,在100h水电解实验中表现出较强的稳定性。     

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。     

Fe-40Cr-2Ce合金阳极900℃氧化及电解腐蚀行为

采用真空感应熔炼法制备铝电解用Fe-40Cr-2Ce合金阳极。研究了合金阳极900℃下的氧化和电解腐蚀行为。电解测试采用900℃的NaF-AlF3低温电解质体系,阳极电流密度为0.5 A/cm2,电解时间10 h。结果表明：合金的氧化动力学曲线遵循抛物线规律;合金中高浓度的Ce形成晶界沉淀,造成Ce的＂活性元素效应＂失效。电解后的阳极表面生成连续的FeCr2O4尖晶石相氧化膜。根据热腐蚀酸-碱溶解机理,氧化物在氧化物/电解质界面上的溶解度负梯度造成了阳极表面氧化物的持续的溶解。电解质中高浓度的氧化铝有利于减缓氧化膜的酸性溶解,降低合金阳极的电解腐蚀速率。     

稀土熔盐电解中新型阳极的研制及耐蚀性能

针对稀土金属钕的氟化物系熔盐电解中石墨阳极所存在的一系列问题,研制了一种新型的电极材料-稀土氧化物阳极;并对其在电解过程中的腐蚀机理进行了较为详细的探讨,提出了还原反应、电解质对电极材料的润湿渗透、电极组分的溶解,析氧膨胀等几种可能的腐蚀原因。     

Ti/RuxZr1-xO2二元氧化物涂层钛阳极电催化活性

采用450℃热分解法制备了Ru-Zr二元涂层钛阳极材料。通过SEM、XRD和电化学测试研究了涂层的相结构、表面形貌、催化活性、析气选择性及强化寿命。结果表明,涂层由四方相ZrO2和金红石相RuO2组成,RuO2可稳定四方相ZrO2。添加Zr可以提高电极的电化学性能。当Zr含量为60%时涂层表面光滑,无RuO2颗粒析出,裂纹分布均匀,具有最好的电催化活性、析气选择性及最大的氧化电流和强化寿命。