Preparation of Sb Doped Nano SnO2/Porous Ti Electrode and Its Degradation of Methylene Orange

利用热分解方法在多孔钛上制备了Sb掺杂纳米SnO2电极。也研究了该电极降解甲基橙的电化学性能。SEM和XRD测试表明,在多孔钛基体上可获得完整的、无裂缝的涂层。无裂缝的涂层表面由粒径范围在80~230 nm的Sb掺杂SnO2纳米颗粒组成。HRTEM测试结果表明,SnO2纳米颗粒由5~6 nm细小颗粒构成。在其余条件相同的情况下,强化寿命试验表明,Sb掺杂纳米SnO2 /多孔Ti电极的寿命远大于致密钛基体上的电极。Sb掺杂纳米SnO2 /多孔Ti电极可将浓度为100 mg/L的甲基橙溶液降解到8 mg/L,显示出该电极具有很强的有机物污染物电催化降解能力。并指出采用简单的表面处理技术,将使多孔钛具有很高的潜力被应用到有机污水降解领域     

SnO2-NiO-IrO2/Ti的制备及电催化氧化甲基橙溶液的研究

因SnO2-NiO特殊的异质结结构,被用作气敏材料和超级电容器电极添加材料,在电催化氧化污水方面研究较少。本文通过添加活性氧化物IrO2提高其导电性来研究SnO2-NiO-IrO2电极电催化甲基橙溶液的效果。热分解法制备不同IrO2含量的Ti/SnO2-NiO-IrO2电极,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面(BET)、循环伏安法(CV)、交流阻抗谱法(EIS)、极化曲线(LSV)、总有机碳(TOC)、紫外可见光谱(UV)、强化寿命等方法系统研究Ti/SnO2-NiO-IrO2电极的电催化性能。结果表明：IrO2改变SnO2晶格中氧空位的浓度,使SnO2晶体结构中产生杂质缺陷,细化晶粒,进而增大复合氧化物涂层的比表面积和导电性,提高活性自由基向内层扩散的速度,从而优化电极的催化活性和稳定性。IrO2掺杂量为23.1%的电极对甲基橙具有最好的降解效果。IrO2掺杂量为23.1%时,电极对甲基橙具有最高降解率为93%,电解反应累加时间最高可达678 h。     

IrO_2/多孔钛电极的制备及其电化学性能的研究

采用刷涂-热分解的方法在多孔钛基体上获得了纳米线阵列的IrO2涂层电极。FESEM和XRD表征研究表明,在多孔钛基体表面上的IrO2涂层绝大多数为IrO2纳米线,其中纳米线的直径在50 nm左右;而在多孔钛基体截面上的涂层,全部由纳米线阵列组成,纳米线的直径与表面上的相差不大。在多孔钛基体上所获得的IrO2纳米线阵列涂层,活性氧化物的表面积有极大的提高,使其与氧气的接触面积有显著增大,因此循环伏安测试获得了很明显的氧化还原峰。强化寿命测试发现,IrO2/多孔钛电极的寿命为42天。电分析测试表明,IrO2纳米线阵列涂层电极的电流效率可达95%以上。     

Ti/Al层状复合涂层电极的制备及性能研究

利用热压扩散焊接工艺,分别在不同焊接时间条件下制备了结构为Ti/Al/Ti/Sn O2+Sb2O3/Pb O2的层状复合涂层电极,通过扫描电镜分析了Ti/Al基体的组织结构和表面形貌,采用四探针法测量了复合电极基体电阻并测试了电极加速寿命。结果表明:基体焊接时间为120 min时,制备的Ti/Al基复合涂层电极表面活性物质Pb O2颗粒尺寸均匀细小且比表面积大,具有良好的电化学性能;与传统的Ti/Sn O2+Sb2O3/Pb O2相比,电阻率仅为纯Ti的1/10。加速寿命试验测得的电极寿命达46 h,具有良好的稳定性。     

RuO2含量对Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2阳极性能的影响

采用热分解法制备了以钛为基体、SnO2+Sb2O3为中间层、RuO2+PbO2为活性层的Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2电极.应用极化曲线法和循环伏安法测定不同RuO2含量下电极在25℃,0.5 mol/LH2SO4溶液中的电催化活性.实验结果表明,随着RuO2含量的增加,相同电极电位下的电流密度增大;相同的扫描速率下,RuO2含量增加,电极的伏安电荷值增加,即电极的电催化活性随着RuO2含量的增加而增加.在1.0mol/LH2SO4溶液中,60℃、电流密度为2.0A/cm2条件下,电极寿命快速检测结果表明,Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2电极的寿命随RuO2含量的增加而下降;但与不加有SnO2+Sb2O3中间层的Ti/RuO2+PbO2电极相比,电极寿命则显著增加.RuO2的含量还对电极的表面形貌有明显的影响.     

钛基PbO2电极上苯酚的电化学氧化

以Ti为基体，通过热分解Pb（NO3）2水溶液制备了Ti／PbO2电极以及含有SnO2＋Sb2O3中间层的Ti／SnO2＋Sb2O3／PbO2电极，并将所制备的电极应用于模拟苯酚废水的电化学氧化降解。结果表明：含有SnO2＋Sb2O3中间层的Ti／SnO2＋Sb2O3／PbO2电极在相同的操作电流密度下，槽电压低于未加中间层的Ti／PbO2电极。以聚合前驱体制得的Ti／SnO2＋Sb2O3／PbO2电极为阳极时，在25℃，电流密度15mA／cm^2下，恒电流电解浓度为2．13×10^-3mol／L的模拟苯酚废水，电解3．0h后，苯酚浓度降为1．67×10^-5mol／L，苯酚去除率达99．2％；电解6．5h后，COD下降率为84.3％。阳极寿命快速检测实验结果表明，添加锡锑中间层后的Ti／SnO2＋Sb2O3／PbO2电极，其寿命显著提高。     

La掺杂的SnO2-Sb中间层对钛基IrO2+Ta2O5电极性能的影响

目的改善Ti/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极的析氧电催化性能。方法用热分解法在钛基材上制备了La掺杂的SnO_2-Sb中间层,并以此作为基体涂覆IrO_2+Ta_2O_5活性层,制备了Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射能谱(EDS)及X-射线衍射光谱(XRD)技术分别分析了中间层和活性层的表面形貌、元素组成及晶相结构。采用线性扫描伏安曲线(LSV)和强化寿命测试方法在硫酸溶液中分别研究了Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极的析氧电催化活性和使用稳定性。同时,考察了La的掺杂比例对Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5电极强化寿命的影响。结果相对未掺杂La的中间层,掺杂La后的中间层表面裂纹减少,有更高的析氧过电位和更低的析氧电流密度。La掺杂对活性层的表面形貌和晶相结构基本没有影响,但电极的析氧电流密度有所提高。通过测试不同La掺杂比例涂层电极的强化寿命,发现La最佳掺杂比例为nLa:nSn=0.5:100。和未掺杂La涂层相比,La最佳掺杂比例涂层电极的强化寿命提高了22.8%。结论相对于未掺杂的Ti/SnO_2-Sb/IrO_2+Ta_2O_5电极,La掺杂后的Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极析氧电催化活性和强化寿命都得到改善。     

钛基SnO2+SbOx电极固溶体生长活化能及作用机制

采用热分解法制备SnO2+SbOx钛基氧化物电极,利用TG/DTA、XRD和XPS等手段对SnO2+SbOx固溶体进行表征,计算SnO2+SbOx固溶体的生长活化能,并探讨SnO2+SbOx固溶体的作用机制,同时采用快速寿命法考察氧化物电极在0.5 mol/L H2SO4溶液中2 A/cm2下的预期使用寿命。结果表明： Sb掺杂SnO2形成的N型半导体和P型半导体产生的自由电子和氧空位使得电极导电性增强,预期使用寿命增加为30 h,晶粒表面氧空位的存在和非常低的晶间旋转驱动力是导致SnO2+SbOx固溶体的生长活化能降低为12.63 kJ/mol的主要原因。因此,Sb掺杂SnO2形成的电极固溶体是一种导电性好和稳定性高的电极材料。     

RuO2含量对Ti／SnO2＋Sb2O3／RuO2＋PbO2阳极性台皂的影响

采用热分解法制备了以钛为基体、SnO2＋Sb2O3为中间层、RuO2＋PbO2为活性层的Ti／SnO2＋Sb2O3／RuO2＋PbO2电极。应用极化曲线法和循环伏安法测定不同RuO2含量下电极在25℃，0．5mol／LH2SO4溶液中的电催化活性。实验结果表明，随着RuO2含量的增加，相同电极电位下的电流密度增大；相同的扫描速率下，RuO2含量增加，电极的伏安电荷值增加，即电极的电催化活性随着RuO2含量的增加而增加。在1．0mol／LH2SO4溶液中，60℃、电流密度为2．0A／cm^2条件下，电极寿命快速检测结果表明，Ti／SnO2＋Sb2O3／RuO2＋PbO2电极的寿命随RuO2含量的增加而下降；但与不加有SnO2＋Sb2O3中间层的Ti／RuO2＋PbO2电极相比，电极寿命则显著增加。RuO2的含量还对电极的表面形貌有明显的影响。     

Si掺杂对溶液等离子喷涂TiO2涂层结构及光催化性能的影响

目的采用溶液前驱体等离子喷涂制备TiO_2以及Si掺杂TiO_2涂层,并分别研究H2流量和Si掺杂对TiO_2涂层光催化性能的影响。方法通过X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱和傅里叶变换近红外光谱表征样品的晶相、表面形貌以及化学结构,然后以甲基橙为目标物,借此模拟有机污染物,利用光化学反应仪测试TiO_2以及Si掺杂TiO_2涂层的光催化性能。结果适量Si掺杂可以细化晶粒,提升TiO_2涂层中锐钛相含量(从7.4%提高到49%),同时形成Ti—O—Si键,Si掺TiO_2涂层甲基橙的降解率达到95%左右,高于纯TiO_2涂层80%的降解率。随着H2流量增加,TiO_2涂层中的晶粒明显粗化,主要以金红石相的形式存在,H2流量为8 L/min的TiO_2涂层甲基橙降解率达到82%,要远高于H2流量为4、10 L/min的52%和33%。结论 Si掺杂TiO_2涂层比纯TiO_2涂层的光催化性能更优,当H2流量为8 L/min时,光催化性能最好。     

新型Ti/Al复合基体对传统Ti基PbO_2电极性能的改善

对比研究新型Ti/Al复合基体电极Ti/Al/Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2和传统纯Ti基体电极Ti/SnO2+Sb2O4/PbO2的性能差异。通过改变Ti/Al复合基体的制备温度,探索制备新型电极的最佳工艺条件。运用SEM、EDS和XRD表征Ti/Al基体界面层与电极表面β-PbO2活性层的物相形貌。结合电化学测试技术,分析基体制备温度对电极电化学性能及寿命的影响。结果表明:Ti/Al复合基体的电阻率仅为纯Ti的1/10,该电极β-PbO2层的晶粒趋于细化且均匀,活性层比表面积增大,电化学性能均好于纯Ti基体电极。其中,在540℃获得的Ti/Al基体复合界面相为TiAl3,该复合基体电极的性能最佳。电极电阻较纯Ti基体电极降低43%,极化电位下降18%,在0.2 A/cm2的电流密度下,电位降低了320 m V。经强极化测试,该电极具有最大的交换电流密度j0与最低的析氧超电压η,工业使用寿命长达10.4年,高出传统电极50%,具有良好的应用前景。     

新型二氧化铅电极的制备及其性能研究

用电沉积方法制备了Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2,Ti/SnO2+Sb2O3/Bi-PbO2,Ti/PbO2三种二氧化铅电极,采用加速寿命试验对比了电极的寿命,采用扫描电镜表征了电极的表面形貌,并将所制备的电极用于处理苯酚溶液和含铜离子的溶液,分析了电解处理的效果.结果表明:未掺铋二氧化铅电极的加速寿命最长,且其处理的含铜废水可达国家排放标准,但掺铋电极的电催化性能更高.     

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。     

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。     

稀土Ce掺杂Ti/Sb-SnO2电极的电化学性能及应用

采用热分解法制备Ti/Sb-SnO2电极和Ti/Sb-SnO2/Ce电极,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和电化学实验技术对电极的表面形貌、物相组成和电化学性能进行表征。结果表明:Ti/Sb-SnO2电极表面形成了SnO2晶胞,经稀土Ce改性后SnO2晶粒明显细化,SnO2衍射峰强度变强且峰形宽化。Ti/Sb-SnO2/Ce电极峰电流值最大、表面稳定性增强和催化活性明显提高。在最佳工艺条件下,Ti、Ti/Sb-SnO2和Ti/Sb-SnO2/Ce电极对橙黄G目标污染物的去除率分别为46.6%、61.9%和94.9%,且降解过程均符合一级反应动力学模型,速率常数分别为0.0289、0.0633、0.1971min-1,Ti/Sb-SnO2/Ce电极的速率常数分别是Ti/Sb-SnO2电极的3倍,Ti电极的7倍,表明在电极表面涂层中掺杂稀土元素Ce可有效提高电极的性能。     

Ce改性TiO2纳米粒子的制备及光催化活性

采用浸渍法制备了Ce/纳米TiO2复合粉体,用XRD对复合粉体的晶体结构进行了表征.以紫外光照下降解甲基橙为目标,研究了Ce掺杂量和焙烧温度对Ce/纳米TiO2复合粉体的光催化能力的影响规律,并分析其机理.结果表明Ce掺杂能有效地提高纳米TiO2光催化降解甲基橙的能力,在400℃～700℃的焙烧温度下,纳米TiO2为锐钛型晶型结构,0.4%Ce(质量分数,下同)掺杂的复合粉体具有最好的光催化降解甲基橙的能力,其原因在于Ce4+掺杂有利于在TiO2纳米粒子中心和表面之间产生电势差,实现光生电子-空穴对的有效分离,因此存在一个最佳掺杂浓度使得光催化活性最高;焙烧温度对Ce/TiO2纳米复合粉体的影响依赖于Ce的掺杂量,低掺杂量时,较高的焙烧温度降解效果较好;高掺杂量时,较低的焙烧温度降解效果较好.     

不同阴离子铕盐掺杂Sb-SnO2/Ti电极的催化性能

利用热分解法制备了EuBr3、Eu(NO3)3、EuCl3、Eu(ClO4)3、Eu(AC)3掺杂Sb-SnO2/Ti电极,通过对乙醇氧化和对模拟废水（甲基橙、亚甲基蓝）的降解,研究电极的电催化性能。通过循环伏安法,X射线衍射（XRD）仪,扫描电子显微镜（SEM）,X射线光电子能谱（XPS）等对电极进行了表征。结果表明,不同Eu盐掺杂Sb-SnO2/Ti电极对不同体系表现出不同催化性能。Eu(ClO4)3掺杂电极对降解甲基橙有最好的效果,EuCl3掺杂对降解亚甲基蓝表现最佳,而对于电催化氧化乙醇体系,Eu(NO3)3掺杂电极表现出了最高的催化活性     

Ce改性TiO2纳米粒子的制备及光催化活性

采用浸渍法制备了Ce/纳米TiO2复合粉体,用XRD对复合粉体的晶体结构进行了表征.以紫外光照下降解甲基橙为目标,研究了Ce掺杂量和焙烧温度对Ce/纳米TiO2复合粉体的光催化能力的影响规律,并分析其机理.结果表明:Ce掺杂能有效地提高纳米TiO2光催化降解甲基橙的能力,在400℃～700℃的焙烧温度下,纳米TiO2为锐钛型晶型结构,0.4%Ce(质量分数,下同)掺杂的复合粉体具有最好的光催化降解甲基橙的能力,其原因在于Ce4+掺杂有利于在TiO2纳米粒子中心和表面之间产生电势差,实现光生电子-空穴对的有效分离,因此存在一个最佳掺杂浓度使得光催化活性最高;焙烧温度对Ce/TiO2纳米复合粉体的影响依赖于Ce的掺杂量,低掺杂量时,较高的焙烧温度降解效果较好;高掺杂量时,较低的焙烧温度降解效果较好.     

纳米铂修饰钯系涂层钛阳极的研究

采用纳米铂修饰获得PdO-Pt/Ti电极,同时也制备了PdO/Ti电极作为对比.研究表明,所制备的PdO-Pt/Ti涂层是由氧化钯和金属铂组成的复合涂层.纳米相铂颗粒分散在PdO涂层中,起到明显的提高表面粗糙度和表面活性面积的效果.由于采用高耐蚀的金属铂修饰,使新电极的强化寿命提高10倍以上.纳米铂修饰PdO/Ti电极可以使其电催化性能和稳定性都得到明显提高.     

云母负载纳米二氧化钛的制备及光催化性能

以TiCl4为钛源,NaOH为沉淀剂,采用水解-沉淀法制备出云母负载纳米TiO2光催化剂(TiO2/M),采用TG,XRD,SEM,UV等手段对所制备的粉体进行了性能表征;并以日光色镝灯为光源,研究了催化剂对甲基橙的光降解活性.讨论了材料制备过程中焙烧温度、光催化剂添加量、重复次数对光降解甲基橙活性的影响.结果表明:纳米TiO2物相为锐钛矿相和金红石相混晶,平均晶粒尺寸为10～30 nm,颗粒在云母表面形成均匀牢固的包覆层,制备的云母负载纳米TiO2光催化剂对200～370am的紫外光有较高的吸收率.经400℃焙烧2 h制备的光催化剂以5 g/L加入时,60 min对甲基橙的降解率达到80%;相同条件下重复利用3次,60 min对甲基橙的降解率仍然可高达49%.