铈降低在硫酸溶液中生长的阳极Pb(II)氧化物膜的电阻的研究

应用电化学阻抗频谱法、线性电位扫描法和光电流技术研究了在4.5 mol· dm~(-3) H_2SO_4溶液中Pb-1%(at.)Ce（简称Pb-1Ce）合金在0.9 V (vs. Hg/Hg_2SO_4电极)生长的阳极Pb(II)氧化物膜的电阻较纯铅的低的原因。实验结 果表明，Ce阻抑阳极Pb(II)氧化物膜的生长并增加其孔率，从而降低其电阻。     

阳极Pb(II)氧化物膜的阴极还原

采用X射线衍射、光电流谱、线性电位扫描和开路电位衰退等方法研究了Pb电 极在0.9 V(vs.Hg/Hg_2SO_4), 4.5 MOL/l h_2so_4溶液中生长2 h所得的阳极Pb (II)氧化物膜的阴极还原行为。实验结果表明;阳极Pb(II)氧化物膜主要由PbO微 粒和PbO·PbSO_4微粒组成,微粒间液膜可供离子输运;在LSV负向扫描过程中,阳 极Pb(II)氧化物膜是按溶解－沉积机理还原的,首先PbO微粒借助该微粒间的液膜 还原为金属铅,而待PbO微粒表面层转化的金属铅与PbO·PbSO_4微粒接触后,则 PbO·PbSO_4就和PbO一起还原,而以PbO·PbSO_4的还原进程略快。     

铅锑合金在硫酸溶液中的阳极膜-——Ⅱ.电位对阳极膜生长的影响

本文使用线性电位扫描法还原预恒电位法氧化形成的阳极膜,研究电位对Pb-7Sb,Pb-7Sb-0.3Ag和Pb-5Sb-0.2As三种合金在30℃,4.5MH_2SO_4溶液中的阳极膜的生长速度的影响。在铅锑合金中添加银可降低合金阳极膜的生长速度。但在高电位1.4V(vs.Hg_2SO_4电极)时,Pb-7Sb-0.3Ag合金上的PbO_2膜的生长速度在上述三合金中居首,这可能是由于在银上的氧析出超电势较低的缘故。本文还讨论了这种阳极膜的生长机理。     

阳极Pb(II)氧化物膜的阴极还原

采用X射线衍射、光电流谱、线性电位扫描和开路电位衰退等方法研究了Pb电 极在0.9 V(vs.Hg/Hg_2SO_4), 4.5 MOL/l h_2so_4溶液中生长2 h所得的阳极Pb (II)氧化物膜的阴极还原行为。实验结果表明；阳极Pb(II)氧化物膜主要由PbO微 粒和PbO·PbSO_4微粒组成，微粒间液膜可供离子输运；在LSV负向扫描过程中，阳 极Pb(II)氧化物膜是按溶解－沉积机理还原的，首先PbO微粒借助该微粒间的液膜 还原为金属铅，而待PbO微粒表面层转化的金属铅与PbO·PbSO_4微粒接触后，则 PbO·PbSO_4就和PbO一起还原，而以PbO·PbSO_4的还原进程略快。     

Pb及Pb-7w/O Sb合金在氧析出电位区生长的阳极膜

分别测量了Pb及Pb-7w/0Sb在4.5mol·dm~(-3)H_2SO_4(30℃)中于1.3和1.5V(vs. Hg/Hg_2SO_4/4.5mol·dm~(-3)H_2SO_4)下在不同时间生长的阳极膜的交流阻抗谱,并使用线性电位扫描法分析了上述阳极膜的相组成。讨论了上述阳极膜进行的电化学反应的机理,并据此提出它们的等效电路。实验结果表明上述阳极膜的真实表面积随生长时间而增加,该膜多孔,主要由外层为PbO_2的PbO·PbSO_4微粒组成。锑能显著抑制PbO_2的生长,特别是在1.3V时。     

铈对铅钙锡合金在硫酸溶液中阳极行为的影响

应用循环伏安法研究了Pb - 0 .5at %Ca - 1 .5at %Sn和含Ce的Pb - 0 .5at%Ca - 1 .5at%Sn合金电极在 4.5mol·dm- 3H2 SO4溶液中和 0 .6～ 1 .4V(vs .Hg/Hg2 SO4电极 )电位范围内的电化学特性 ,并采用线性电位扫描法和交流伏安法分别研究了上述合金在相同溶液中以 0 .9V(vs .Hg/Hg2 SO4电极 )生长的阳极Pb(Ⅱ )膜增长率和膜的阻抗实数部分 (Z’)变化 .结果表明 ,在铅合金中添加Ce对阳极Pb(Ⅱ )膜的生长有显著的抑制作用并降低铅阳极膜的Z’ .以上述两种合金作为正极板栅制作的铅蓄电池 ,含Ce的Pb Ca Sn合金的深充放循环性能明显优于Pb Ca Sn合金 .     

铅锑合金在硫酸溶液中的阳极膜II.电位对阳极膜生长的影响

本文使用线性电位扫描法还原预恒电位法氧化形成的阳极膜,研究电位对Pb-7Sb,Pb-7Sb-0.3Ag和Pb-5Sb-0.2As三种合金在30℃,4.5MH2SO4溶液中的阳极膜的生长速度的影响,在铅锑合金中添加银可降低合金阳极膜的生长速度,但在高电位1.4V(vs.Hg2SO4电极时,Pb-7Sb-0.3Ag合金上的PbO2膜的生长速度在上述三合金中居首,这可能是由于在银上的氧析出超电势较低的缘故,本文讨论了这种阳极膜的生长机理。     

阳极二氧化铅膜的阴极还原为硫酸铅的机理

应用旋转环盘电极, 和静止电极线性电位扫描法(LSV)研究铅上阳极PbO~2膜的阴极还原为PbSO~4的机理。实验结果表明相应于Pb盘上阳极膜中PbO~2还原时所产生的Pb-7w/oSb环电流是原先PbO~2膜生长时析出的氧扩散入膜中以及膜内的PbO~2微粒中的品种逸出而被还原所致。无可溶性中间体可被检出。扫速对静止Pb上阳极膜中PbO~2的LSV法还原的影响符合薄膜反应的规律。本文提出了上述反应机理。     

锑对在硫酸溶液中形成的阳极Pb(Ⅱ)氧化物膜的半导体性质的影响Ⅲ. 交流阻抗法研究阳极Sb~2O~3膜

应用交流阻抗方法研究锑在0.05mol.dm~(-3)H_2SO_4十0.5mol.dm~(-3)Na_2SO_4溶液(30℃)中以0.9V(vs.Hg/Hg_2SO_4/0.05mol. dm~(-3)H_2SO_4)生长3h的阳极Sb_2O_3膜的半导体性质.从Mott-Schottky曲线可知,此膜为n型半导体,平带电位为-0.34V(vs.Hg/Hg_2SO_4/0.05mol.dm~(-3)H_2SO_4),施主密度为4.0×10~(19)cm~(-3).讨论了锑增加铅锑合金阳极Pb(Ⅱ)氧化物膜施主密度的原因.     

Pb及Pb-7w/O Sb合金在氧析出电位区生长的阳极膜

分别测量了Pb及Pb-7w/0Sb在4.5mol.dm^-^3H^2SO~4(30℃)中于1.3和1.5V(vs.Hg/Hg~2SO~4/4.5mol.dm^-^3H^2SO~4)下在不同时间生长的阳极膜的交流阻抗谱, 并使用线性电位扫描法分析了上述阳极膜的相组成。讨论了上述阳极膜进行的电化学反应的机理, 并据此提出它们的等效电路。实验结果表明上述阳极膜的真实表面积随生长时间而增加, 该膜多孔, 主要由外层为PbO~2的PbO.PbSO~4微粒组成, 锑能显著抑制PbO~2的生长, 特别是在1.3V时。     

Effects of Samarium on the Properties of the Anodic Pb(II) Oxides Film Formed on Pb in Sulfuric Acid Solution

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｎｔｉｍｏｎｙ ｆｒｅｅＰｂ Ｃａａｌｌｏｙｓｈａｖｅｃｏｍｍｏｎｌｙｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆｇｒｉｄｓｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅｇａｓｓｉｎｇｉｎｅｉｔｈｅｒｌｏｗ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｒｖａｌｖｅ ｒｅｇｕｌａｔｅｄｌｅａｄａｃｉｄｂａｔｔｅｒｉｅｓ .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｔｈｅｓｅａｌｌｏｙｓｃａｎｃａｕｓｅｏｔｈｅｒｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｐｒｅｍａｔｕｒｅｃａｐａｃｉｔｙｌｏｓｓ ,ｌｏｗｃｈａｒｇｅ ａｃ ｃｅｐｔａｎｃｅａｎｄ…     

Effects of Samarium on the Properties of the Anodic Pb（Ⅱ） Oxides Film Formed on Pb in Sulfuric Acid Solution

The effects of samarium on the properties of the anodic Pb(II) oxides films formed on lead at 0.9 V (vs. Hg/Hg₂SO₄) in 4.5 mol/L H₂SO₄ solution were studied using linear sweep voltammetry (LSV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning electron micrographs (SEM). The experimental results show that adding Sm to lead metal can inhibit the growth of the Pb(II) oxides film effectively, and reduce the resistance of the PbO oxides film obviously. The addition of Sm increases the porosity of the anodic film, which may cause the increase of the ionic conductance produced by the interstitial liquid among the PbO particles in the film and lead to the decrease of the resistance of the anodic film.     

硫酸溶液中铅阳极膜研究的几个问题（－）

基于铅酸电池的实际应用以及对铅本身电化学行为的兴趣,人们对铅及其合金在硫酸溶液中形成的阳极膜,已做了大量的研究￣［１～４］。其三大进展为：Ｆｌｅｉｓｃｈｍａｎｎ与Ｔｈｉｒｓｋ￣［５］提出成核与生长机理来解释β－ＰｂＯ＿２的形成;Ｐａｖｌｏｖ￣［６］采用光电化学方法研究ＰｂＯ电位区的固相反应;Ｒｕｅｔｓｃｈｉ￣［７］提出阳极膜最外层ＰｂＳＯ＿４为半透膜,保证膜内部的碱性环境。然而总的来说,各个研究者对铅阳极膜缺乏统一的认识。其主要原因是铅阳极膜相组成复杂,至今尚未完全确定。有鉴于此,我们将陆续介绍本小组对于硫酸溶液中铅阳极膜研究的几个问题所持的观点。     

铅铈和铅钙锡合金阳极腐蚀膜的性能研究

利用叠加交流伏安法、线性电位扫描法、交流阻抗技术和XPS研究了铅铈合金和铅钙锡合金在阳极1.28 V, 4.5 mol/L的硫酸溶液中所形成的阳极腐蚀膜. 结果表明: 稀土铈能抑制阳极膜中高阻抗的Pb(II)化合物的生长, 降低腐蚀膜的阻抗, 并增加膜的孔隙率. 同时可以提高合金的析氢过电位, 有利于电池免维护性能的提高.     

VA族元素对阳极铅(II)氧化物膜半导体性质的影响(II)

用光电化学电流法研究了铅、铅砷、铅锑和铅铋合金在4.5 mol·L~(-1) H_2SO_4溶液(22 ℃)中，以0.9 V(vs．Hg/Hg_2SO_4)极化7 h而形成的阳极膜中的氧化铅的半导体性质，合金添加剂砷、锑和铋对t-PbO(四方氧化铝)和o-PbO(斜方氧化铝)的禁带宽度没有影响，从量子效率和电位的关系可求Pb，Pb-lat％As(at％表示原子百分比，全文同)，Pb-lat％Sb和Sb－lat％Bi上膜中t－Pbo的施主密度(N_D)分别为9.3×10~(15)，1.0×10~(16)，3.1×10~(16)和1.3×10~(17) cm~(-3)，平带位分别为-0.20，－0.22，－0.28和-0.08 V(vs．Hg/Hg_2SO_4)．比较VA元素砷、锑和铋对上述膜中t-PbO的N_D(从而自由电子密度)和膜中t-PbO的生长速率的影响，可认为法添加剂砷、锑和铋对阳极膜中t-PbO的作用符合Hauffe规则．     

稀土铅钙合金与传统铅钙合金在硫酸溶液中的阳极行为研究

应用交流阻抗,交流伏安和循环伏安等方法研究了Pb-Ca-Sn-Re合金和Pb-Ca-Sn合金在1.28 V(vs.SCE)和4.5 mol/L硫酸溶液中的阳极行为.结果表明:稀土铅钙合金提高了合金的耐腐蚀性能,同时抑制其阳极膜中Pb(Ⅱ)化合物的生长,从而降低阳极膜的阻抗,提高膜的导电性能,这对改善电池的深循环性能十分有利.     

VA族元素对阳极铅(II)氧化物膜半导体性质的影响(I)

用交流阻抗法研究了铅、铅砷、铅锑和铅铋金在4.5 mol·L~(-1) H_2SO_4溶液(20 ℃)中，以0.9 V(vs．Hg/Hg_2SO_4)极化2 h而形成的阳极膜的半导体性质．根据Mott-Schottky图，此种膜为n型半导体．pb，pb-lat％As，Pb-lat％Sb和Sb-lat％Bi上膜的平带电位分别为-0.95，-1.1, -1.0，-1.1 V(vs. Hg/Hg_2SO_4)；相应的施主密度分别为0.82×10~(16)，2.6×10~(16)，1.2×10~(17)和0.71×10~(16) cm~(-3).