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     

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。     

涂层IrO2+Ta2O5钛阳极在析氧过程中的形貌和成分变化

作者用热分解法制备钛基IrO2+Ta2O5涂层阳极,涂层制备态在373 K马弗炉中长时间时效处理,然后在0.5mol/L H2SO4介质中、4A·cm-2电流密度下进行强化寿命试验.用自带能谱仪(EDS)的场发射高分辩电子扫描显微镜(SE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行电解前后的表面形貌和成分分析.研究结果显示涂层制备态在373K马弗炉中长时间时效处理时,金红石IrO2织构优先生长且晶面间距随时效时间延长而增加;电解过程中涂层的失效过程为气体氧对涂层界面的冲刷造成涂层逐层腐蚀消耗,接着涂层产生裂纹和扩展,导致涂层剥落;化学成分方面,涂层氧化铱优先消耗和氧化钛逐步积累.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

[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     

Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2纳米氧化物阳极的研究

采用Pechini方法制备不同Sn含量的Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2纳米氧化物阳极,并运用SEM、EDX、XRD等分析手段和析氧电位、循环伏安、强化电解等方法对阳极的表面形貌、微观结构和电化学性能进行研究。结果表明,制备的氧化物涂层由(IrSn)O2固溶体和非晶态的Ta2O5构成,组成与名义成分基本一致。随着Sn含量的增加,氧化物涂层表面裂纹增多。Sn的加入使Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2氧化物阳极的析氧电位升高,稳定性降低。     

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。     

EFFECT OF SnO_2 ADDITION ON THE SERVICE LIFE AND ELECTROCHEMICAL PROPERTIES OF Ti/IrO_2,+Ta_2O_5 ANODES IN PHENOLSULFONIC ACID SOLUTION

1. IntroductionSince the discovery more than 30 years ago[1] t Ti based oxide anodes with various mixtures have been applied in different electrochemical fields. Amollg that, RllOZ TiOZ hasbeen successfully used in chlor-alkali indllstry[2] 9 and Ti/IrOZ TaZOS allode was generallyverified as the best binary mixture for oxygen evolution in acid media due to its goodelectrocatalytic activity and high durability[3--5]. However, in an extreme electrolyte, thesuitability of this anode is doub…     

Improvement of stability of trivalent chromium electroplating of Ti based IrO2+Ta2O5 coating anodes

The preparation process and properties of the thermally prepared Ti anodes coated with IrO2+Ta2O5 was studied. The structure and morphologies of the IrO2+Ta2O5 coatings were determined by XRD and SEM. Their electrochemical properties were studied by polarization curve and cyclic voltammetry. Trivalent chromium electroplating using Ti/IrO2+Ta2O5 anodes is carried out and the results were analyzed. Results show that this anode exhibits excellentelectrochemical activity and stability in sulfate electrolysis. The electrocatalytic activity is determined not only by the content of IrO2 but also the structure and morphology of the anode coatings. The electroplating results indicats that Ti/IrO2+Ta2O5 anodes have excellent capabilities and merits in improving the stability of trivalent chromium electroplating in sulfate system.     

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.     

Effect of Different Shapes of the Titanium Based IrO2-Ta2O5 Coatings Anode on Electrochemical Properties

钛基IrO2-Ta2O5涂层阳极的形状分别是板状和扩张网。采用涂覆了H2IrCl6.H2O的盐酸溶液和TaCl5乙醇溶液的混合溶液再进行热分解制备得到IrO2-Ta2O5涂层。分别采用SEM,EDX,CV和加速寿命测试对电极的微观结构和电化学性能进行分析。相对板状电极而言,由于较少的活性物质IrO2在电极表面结晶析出,扩张网状电极具有更低的电化学催化活性。但是由于表面的裂纹较为细密、表面活性元素分布也较为均匀,并且其纵截面的形状更有利于电解析出的气泡排出,扩张网状电极具有更长的加速寿命。     

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。     

酸刻蚀处理对IrO2-Ta2O5/Ti阳极寿命的影响

通过改变腐蚀方法,研究了使用H₂C₂O₄和H₂SO₄进行钛基体表面刻蚀对金属氧化物钛阳极电化学性能和表面形貌的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和光电子能谱等测试方法对样品进行了结构分析。然后利用电化学工作站测试了样品的电催化活性,利用加速寿命测试研究了样品的电化学稳定性。结果表明,通过H₂C₂O₄和H₂SO₄分步腐蚀可以获得更加均匀致密的表面形貌和更好的催化稳定性。在此基础上,进一步研究了预处理对钛阳极寿命的影响原因。IrO₂-Ta₂O₅/Ti阳极的催化活性和稳定性与酸刻蚀处理的先后顺序及表面结构密切相关,并建立了预处理方法与阳极性能之间的关系。分步腐蚀使钛表面具有合适的粗糙度,因而提升了涂层附着力。在热分解过程中,经分步腐蚀形成的氢化钛在不改变表面形貌的情况下转变为金红石结构的氧化钛,有利于电子输运,从而增强涂层附着力并延长加速寿命。     

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。     

不同前驱体制备的锡锑中间层对Ti／SnO2＋Sb2O3／PbO2电极性能的影响

研究了以乙二醇与柠檬酸反应制得的乙二醇柠檬酸酯溶液、乙二醇、乙醇、正丁醇为前驱体溶剂制备的锡锑中间层对Ti/SnO2 Sb2O3/PbO2电极性能的影响,用XRD、ESEM对不同前驱体制备的锡锑中间层和对应的二氧化铅活性层进行了表征,并用极化曲线法和阳极寿命快速检测法比较了不同前驱体对Ti/SnO2 Sb2O3/PbO2电极的阳极寿命和在1．0mol/L硫酸溶液中的电催化活性的影响。结果表明,不同前驱体溶剂对锡锑中间层的结构和形貌有着显著的影响;以乙二醇与柠檬酸反应制得的聚合前驱体为溶剂制备的锡锑中间层表面致密,锡锑含量相对较高,该中间层的均匀度和平整度明显好于其它3种前驱体。由聚合前驱体中间层制得的Ti/SnO2 Sb2O3/PbO2电极的使用寿命明显提高,但不同中间层前驱体对电极的电催化活性影响不大。