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。     

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。     

Effec钛基IrO_2-Ta_2O_5涂层阳极形状对电化学性能的影响(英文)

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

十二烷基硫酸钠对IrO2-Ta2O5/SnO2- Sb-Mn/Ti电极电催化性能影响

采用涂刷-热分解法制备不同浓度阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的IrO2-Ta2O5/SnO2- Sb-MnO2/Ti电极,通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对其微观形貌及物相组成进行分析;应用循环伏安、极化等测试手段,表征制备电极的电催化活性.结果表明,适量添加十二烷基硫酸钠能够改善IrO2-Ta2O5/SnO2-Sb-Mn/Ti电极的微观形貌,提高电催化活性.在本实验条件下,SDS最佳添加量是1.6 g/L,结晶化度高达99.83%.利用苯酚电催化降解实验和强化寿命测试进一步考察所制电极的电催化活性与稳定性,结果显示,在电流密度15 mA/cm2条件下电解180 min,SDS的加入使苯酚去除率由原来的68.5%提高到79.2%.COD去除率由60.1%提高到 67.5%,电催化性能得到提升,电极强化寿命由52 h延长至68 h.     

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。     

钛基体上IrO2+MnO2涂层的表面形貌和电催化活性

对表面粗糙度不同的钛(Ti)基体进行抛光和喷砂处理,通过H2IrC16和Mn(NO3)2水溶剂在处理后的基体上制备IrO2+ MnO2涂层.采用扫描电子显微镜(SEM),场发射扫描电子显微镜(FESEM),循环伏安法(CV)和阳极极化曲线研究了不同表面粗糙度的IrO2+MnO2涂层的表面特性,结构和电催化活性.在所有通过喷砂处理的基体表面上制备的IrO2+MnO2涂层中,都可以分离出二氧化铱纳米棒,但通过抛光处理的涂层不能形成.通过喷砂处理的IrO2+MnO2涂层的qT,q.,qi和i/qT值远远高于抛光处理的涂层.表面粗糙度为1.3 μm的IrO2+MnO2涂层比其他涂层具有更好的电催化活性.     

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。     

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。     

IrO2＋Ta2O5系钛基改性涂层阳极和失效特点

研究了Ti／（IrO2＋Ta2O5）涂层阳极钛基表面不同改性条件下的表面形貌，截面扫描和界面元素分布，电解强化寿命和失效机理。结果表明，钛基体表面改性对涂层表面形貌没有根本性影响，表面改性的涂层阳极在槽电压-电解时间曲线上具有很长的平台期，显示出很好的强化寿命，平台期的主要失效特点在于涂层的电化学溶解，溶解从“龟裂”处始发，并且逐层进行。     

离子液体对PbO_2电极电化学性能的影响

为了考察离子液体对钛基Pb O2电极电化学性能的影响,将离子液体1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)添加到Pb(NO3)2混合电积溶液中,通过阳极电氧化沉积制备得到钛基β-Pb O2形稳阳极Ti/β-Pb O2,对其电催化氧化活性及稳定性进行了考察,并与采用F-和十二烷基磺酸钠(SDS)为电积溶液添加剂制备的带有中间层的电极Ti/Sn O2-Sb2O3/β-Pb O2进行了对比。结果表明,离子液体修饰电极材料的电催化活性和稳定性相比后者均有明显提高。对电极表面的SEM与XRD表征分析表明,添加离子液体制备得到的电极Ti/β-Pb O2活性层表面致密平整、结晶大小均匀、择优结晶取向发生明显变化。电化学循环伏安实验结果显示,电极Ti/β-Pb O2的析氧过电位(1.7 V)比Ti/Sn O2-Sb2O3/β-Pb O2(1.6 V)稍高。     

涂覆载量对IrO2-CeO2-G/Ti电极组织结构和电容性能的影响

采用热分解法制备了新型IrO2-CeO2-G/Ti复合电极。采用SEM、TEM、XRD和XPS等测试手段分别对不同IrO2含量的电极进行表征。采用循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗谱法对电极的电化学行为进行研究。结果表明,IrO2涂覆载量为2.5mg/cm2 的电极具有最大的比电容值459.5 F/g。在5mA/cm2电流密度下,经5000次充放电循环后IrO2涂覆载量为2.5mg/cm2电极比电容仍能保持97.8%。该种复合电极材料因其独特的元素组成和良好的赝电容性能,是一种理想的超级电容器电极材料。     

钛基二氧化铱电极在阴极保护应用中的研究

采用热氧化法制备了IrO2-SnO2/Ti和IrO2-PdOx-SnO2/Ti两种电极.通过极化曲线、循环伏安曲线和寿命强化试验研究了它们在不同电阻率溶液(模拟淡海水和淡水)中的电化学行为,且进一步通过扫描电镜(SEM)对电极涂层寿命试验前后的表面形貌进行了分析研究.结果表明:钛基二氧化铱电极具有良好的电催化活性,在淡水环境中使用时,该阳极具有稳定性好、排流量大、重量轻、工作寿命长等优点.     

TiN基IrO2＋Ta2O5涂层电催化性能研究

采用热分解法制备了一种以离子镀TiN膜为基体的IrO2＋Ta2O5涂层电极，通过极化曲线、循环伏安、电化学阻抗谱等电化学方法并结合扫描电镜、X射线能谱和X射线衍射研究了涂层的析氧电催化活性，并对460℃制备的涂层进行强化寿命实验。结果表明：涂层呈多孔、多裂纹的显微结构和多层电化学结构；制备温度对涂层表面形貌和电催化活性影响很大；该涂层阳极在保持了高电催化活性的同时，其使用寿命高于传统Ti基阳极，说明TiN作为此类催化电极的载体是可行的。     

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。     

不同酸处理对钛基体性能的影响

本研究在保持酸度和温度一致的条件下分别用草酸、硫酸及盐酸对TA2钛基体进行刻蚀处理,研究不同种类酸处理对钛基体及后续电极性能的影响。研究表明:钛基体在草酸和硫酸中的质量损失率要大于在盐酸中的损失率。金相及SEM观察表明:草酸对钛基体刻蚀效果最好,刻痕细致均匀。强化寿命测试结果显示:经草酸处理后的Sn-Sb氧化物涂层钛基电极强化寿命最长。循环伏安测试结果表明:3种酸刻蚀过后的Sn-Sb氧化物涂层电极的析氧电位基本相同,表明酸刻蚀对于该电极的析氧电位影响不大。