[例52]熔盐法在钛基涂层阳极修复中的应用

<正>钛基涂层阳极是以钛为基体,并在其表面涂覆铂族元素氧化物为主要组分的电催化活性涂层的电极材料,简称钛阳极,广泛应用于氯碱工业、水处理、电冶金、电镀等领域。钛阳极失效后,其表面仍有一定量的贵金属涂层,采用科学合理的方法将失效后的钛阳极进行重涂修复,既可以节约钛基材以及机加工成本,还可以回收贵金属资源。钛阳极的修复需先去除失效涂层,其传统方法主要有喷砂法、酸煮法和电解     

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。     

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Ru-La-Sn涂层阳极的电催化性能

利用热分解法制备了不同La含量的钛基Ru-La-Sn涂层阳极，通过开路电位测试、循环伏安测试、阳极极化曲线测试和电化学交流阻抗谱测试研究了所制备涂层的电催化活性，并用扫描电镜对涂层阳极的表面形貌进行了观察。测试结果表明，制备温度对涂层阳极的表面形貌有很大影响，在涂层阳极中引入La可以提高涂层阳极的电催化活性，且La引入的最佳值为0．2(摩尔分数)。Ru-La-Sn涂层阳极电催化性能提高的原因在于La的引入可以增加涂层的有效活性表面积。     

Ru-Mn氧化物涂层钛阴极的制备及其析氢性能

以三氯化钌、二氯化锰和柠檬酸为源物质,正丁醇为溶剂,采用溶胶凝胶法制备了钌锰二元氧化物涂层钛阴极.通过XRD、SEM、电化学方法,研究了涂层的表面形貌,组织结构及其对涂层的析氢电催化活性的影响.结果表明,在涂层中,钌和锰组元分别以金红石相的RuO_2和尖晶石相的Mn_2O_3的形式存在,Mn_2O_3能有效提高涂层的析氢电催化活性.     

钛基锡锑氧化物电极掺杂改性及应用研究进展

电催化氧化水处理技术是近年来发展起来的一种有效处理难降解有机废水的方法,钛基锡锑氧化物涂层阳极(Ti/SnO_2-Sb)因其对有机污染物具有较高的电化学氧化活性而受到关注。综述了稀土金属、非稀土金属、碳纳米管(CNTs)等物质掺杂改性Ti/SnO_2-Sb电极的研究进展。简述了掺杂剂影响Ti/SnO_2-Sb电极电催化活性、电流效率和电极寿命的作用机理;介绍了Ti/SnO_2-Sb及其改性电极降解有机污染物的应用研究情况;展望了今后Ti/SnO_2-Sb电极涂层掺杂改性及应用研究值得关注的方向。     

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。     

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     

不同方法制备的Ru-Ti-Ir-Ta/Ti四元涂层钛阳极的比较

采用热分解法和Sol-gel法,制备了具有三明治涂层结构的Ru-Ti-Ir-Ta/Ti四元金属氧化物钛阳极.采用XRD和SEM方法分析了涂层的相组织结构特征,通过Tafel曲线和循环伏安曲线的测试研究并比较了涂层的电催化活性.结果表明,两种方法制备的阳极涂层相成分都以 (Ir, Ta)O2和(Ti, Ru)O2金红石固溶体相为主.在热分解法制备的涂层中还存在单质金属钌.采用Sol-gel法制备涂层,其晶粒更为细小.采用热分解法和Sol-gel法制备的钛阳极涂层表面形貌有明显的不同,前者可见明显的"泥裂状"裂纹,后者呈碎石状.采用Sol-gel制备的钛阳极比热分解法制备的钛阳极具有更好的电催化活性和耐蚀性.     

高性能涂层钛阳极在土壤阴极保护中的应用

通过对传统钛阳极涂液的改性以及烧结工艺的改进,制备出的涂层氧化物晶粒细小、均匀,达到纳米级,表面涂层无龟裂纹,电极的电催化活性及强化寿命明显优于传统阳极,此电极在土壤阴极保护中具有很好的使用效果.     

Ti基RuO2-CeO2-SnO2涂层阳极的电催化性能

利用热分解法制备了不同CeO2含量的Ti基RuO2-CeO2-SnO2涂层阳极, 通过循环伏安曲线和电化学阻抗谱测试了所制备的涂层阳极的电催化性能, 并用扫描电镜对涂层阳极的表面形貌进行了观察. 结果表明 制备温度对涂层阳极的性能有很大影响, 在涂层阳极中引入CeO2可以增加RuO2-CeO2- SnO2涂层的有效活性表面积, 从而提高涂层阳极的电催化活性, 且CeO2含量的最佳摩尔分数为0.4.     

改性钛阳极对甲醇的电催化作用

采用热分解法制备了用于甲醇电氧化的改性钛阳极 ,用三电极体系测试了电极对甲醇的电催化氧化。循环伏安测试表明 ,甲醇氧化过程中中间产物的存在抑制了甲醇在阳极上的电催化氧化 ;稳态极化曲线则表明 ,阳极涂层中采用SnSb掺杂 ,改性钛阳极的催化活性得到显著提高 ;而往阳极涂层中加入少量Ru后 ,由于Ru遏制了PtO2 的分解 ,钛阳极催化活性有所下降。对电极制备方法加以改进后 ,可明显看出Ru促进了电极对甲醇的电催化活性。     

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。     

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。     

中间层对钛基锡钌钴纳米涂层物化性能的影响

采用热分解法,制备了结构为Ti/中间屋/RuSnCo的三元阳极纳米涂层,研究了涂层的结构与物化性能.结果表明:(1)MnO2中间层能显著减小涂层裂纹数;(2)采用MnO2中间层的三元阳极纳米涂层的孔隙率较大,涂层的电催化性能最好;(3)采用MnO2中间层的三元阳极纳米涂层电解寿命最高,为1970 min,是无中间层的2倍.     

钛基铱系氧化物涂层的结构与电化学性能特征

采用热分解法制备了IrO2/Ti、IrCoOx/Ti、IrTaOx/Ti涂层,通过XRD、SEM分析了这3种涂层的组织结构和形貌特征,用循环伏安及强化寿命测试研究了这3种涂层的电催化活性及稳定性.结果表明,这3种涂层各自具有其独特的表面形貌,钴和钽的添加均能提高铱系涂层的电催化活性,而Ir-Ta涂层的稳定性最好,强化寿命最长,Ir-Co涂层次之,纯Ir涂层最差.     

电流密度对Al/导电涂层/α-PbO2-CeO2-TiO2/β-PbO2-MnO2-WC-ZrO2复合电极材料制备和性能的影响

通过电化学氧化共沉积技术在A1/导电涂层/α-Pb O2-Ce O2-Ti O2基体上,制备了A1/导电涂层/α-PbO 2-Ce O2-Ti O2/β-Pb O2-MnO 2-WC-Zr O2复合阳极材料。通过能量色散X射线光谱（EDXS）、阳极极化曲线、暂稳态极化曲线（Tafel）、交流阻抗谱（EIS）、扫描电子显微镜（SEM）以及X射线衍射（XRD）等方法研究电流密度对复合阳极材料的化学组分、电化学活性和稳定性的影响。研究结果表明：在电流密度为1 A/dm2条件下制备的A1/导电涂层/α-PbO 2-Ce O2-Ti O2/β-PbO 2-MnO 2-WC-Zr O2复合材料具有最低的析氧过电位（0.610 V,条件：500 A/m2）,最好的电化学活性,最长的使用寿命（360 h,条件：150 g/L H2SO4,2 A/cm2,40°C）以及最低的槽电压（2.75 V,条件：500 A/m2）。而且,随着电流密度的增加,涂层晶粒逐渐增大,MnO 2含量也逐渐降低,晶体结构几乎没有变化。