热处理温度对铕掺杂Ti/SnO2-Sb电极性能的影响

采用涂层热解法制备了不同热处理温度的铕掺杂Ti/SnO2-Sb电极.对所制备电极作LSV曲线和Tafel曲线,研究了电极的电化学性能;以对硝基苯酚为目标有机物,考察了电极的电催化活性;采用SEM,EDS,XRD等分析方法表征了电极表面涂层的形貌、元素组成及结构.实验结果表明,热处理温度对电极的各项性能有较大的影响,制备电极时最佳的热处理温度为550℃,该温度下制备的电极有较高的析氧电位和电催化能力,以及较好的电极表面涂层结构和覆盖度.     

用尖晶石型化合物NiCo2O4和复合镀技术制备析氧电极

为减少析氧电位、提高电极的稳定性、降低能耗和成本，人们一直在努力合成各种过渡金属复合氧化物作为析氧的电催化材料［１］．研究表明，尖晶石型化合物ＮｉＣｏ２Ｏ４对氧的析出有较高的催化活性［２］．但因其制备方法多为喷涂热解法，需４００℃以上温度，因此易发生...     

钛基金属氧化物电极制备及降解甲基橙研究

采用高温热氧化法制备Ti/Sn-Sb,Ti/Sn-Sb-Mn,Ti/Sn-Sb-Co,Ti/Sn-Sb-Pb氧化物电极,通过扫描电镜、析氧电位测定、加速寿命试验等方法考查各电极的表面形貌、析氧电位和使用寿命,并对四种电极降解偶氮染料甲基橙溶液的情况进行比较。结果表明Ti/Sn-Sb-Pb氧化物电极具有较长的使用寿命和较好的电催化氧化活性。     

镍钴复合氧化物的制备和析氧活性

用浸碱热分解法制备了具有较高析氧活性和稳定性的复合氧化物ＮｉＣｏ＿２Ｏ＿４。考察了涂液成分、热分解温度和涂覆次数对ＮｉＣｏ＿２Ｏ＿４析氧活性的影响；测定了氧在ＮｉＣｏ＿２Ｏ＿４从电极上的稳态电化学行为。     

钕掺杂Ti基Sn-Sb涂层电极的制备及性能评价

以SnCl4·5H2O, Sb2O3和Nd(NO3)3·6H2O为前驱体, 纯钛板为基体, 采用涂层热解法制备了Nd掺杂Ti基Sn-Sb氧化物涂层电极. 通过对所制备电极的析氧电位和含阴离子表面活性剂污水降解效果的考察, 优化出最佳Nd掺杂量为SnSbNd=10062.5(摩尔比), 最佳热处理温度为550 ℃. 通过SEM, XRD和EDX等检测手段对制备的电极的表面形貌、晶体结构及元素组成进行了表征和分析, 结果证明, 适量Nd的掺杂使Ti/Sn-Sb电极的析氧电位明显提高, 达到1.72 V, 对阴离子表面活性剂的去除率达到97.4%, 使电极表面晶粒细化, 对基体覆盖较好. 掺杂过量会使SnO2晶格破坏, 使电极性能降低, 甚至低于未掺杂电极.     

钛基氧化物Ru_((0.4-x))Ir_xTi_(0.6)电极电化学性能研究

应用热分解法制备Ru(0.4-x)IrxTi0.6三元金属氧化物电极,研究IrO2含量对电极析氯性能、催化选择性、强化寿命以及表面形貌的影响.结果表明:IrO2的加入使涂层的抗析氧腐蚀能力增强,膜电阻和反应电阻降低,强化寿命随着IrO2含量的增加而增长,由原来的1.0h提高到97h;IrO2含量为10%时,析氯电位低、析氧电位高、催化选择性好.一定量的IrO2的加入有利于细化晶粒、粗化表面.     

嵌中间层金属氧化物电极

采用溶胶-凝胶法制备Ti/IrRuSn、Ti/IrTa/IrRuSn和Ti/IrTaSn/IrRuSn氧化物电极,FESEM、XRD观察该电极微观结构,循环伏安、强化电解测试电极电化学性能.结果表明:嵌中间层氧化物电极表面裂纹增多,改变了颗粒形状和平均晶粒尺寸,虽电流效率略有降低,增多活性点,提高电极析氯反应选择性;但2种氧化物电极(Ti/IrTa/IrRuSn和Ti/IrTaSn/IrRuSn)的强化电解寿命和正反交替电解寿命均较好.     

高温析氯电催化剂用稀土氧化物的性能

采用热分解工艺制备稀土氧化物电极 ,研究了涂液组分、热分解温度及涂刷次数等对涂层电极性能的影响。对多种稀土化合物电极在70 0℃高温NaCl KCl( 1∶1 ,摩尔比 )熔体中的阳极析氯极化曲线测定结果表明 ,0 6A·cm- 2 的电流密度下 ,一些稀土氧化物可降低析氯过电位50～ 1 1 0mV。多次重复试验的误差小于 3 0mV。另外还从稀土氧化物能带结构的角度对其高温析氯电催化活性进行了解释。     

复合金属氧化物Sn-Sb-Mn/陶瓷粒子电极体系的电催化性能

通过热分解法制备了复合金属氧化物Sn-Sb-Mn/陶瓷粒子电极, 分别采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X 射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和N2吸附-脱附等技术对电极的形貌、晶相组成、比表面积和孔径分布进行了表征. 考察了该三维粒子电极系统的析氧特性, 采用循环伏安法分析了三维系统的电催化性能, 并且进行了电化学催化降解苯酚的试验. 结果表明, 制备的陶瓷粒子电极涂层比表面较大、孔结构发达, 有利于电催化反应; 电催化降解主要发生在电化学析氧区; 粒子电极系统对苯酚降解作用显著, 明显高于二维电极系统, 苯酚的去除率为92.3%, 总有机碳(TOC)的去除率为66.7%. 研究结果表明, 该三维粒子电极系统具有优良的电催化性能.     

阳极电沉积Co-Ni混合氧化物在碱性介质中的电催化析氧性能

 利用电化学阳极共沉积技术,从含不同Co2+/Ni2+比的NaOH溶液中,在Ni基体上制备了Co-Ni混合氧化物. 利用X射线衍射分析了混合氧化物的物相结构,并通过循环伏安法、稳态Tafel曲线和电化学阻抗谱研究了混合氧化物作为析氧阳极材料的电催化活性. 结果表明,从n(Co2+)/n(Ni2+)=1的电解液中沉积所得的Co-Ni混合氧化物主要为尖晶石结构NiCo2O4相,并具有最高的析氧催化活性. 析氧反应在Co-Ni混合氧化物电极上表现出两个明显的Tafel区域: 在低电势区Tafel曲线斜率为40~48 mV/(°),对OH-的反应级数为2.0; 在高电势区Tafel曲线斜率为110~120 mV/(°),对OH-的反应级数为1.0. 在恒定电势E=0.60 V时,Co-Ni混合氧化物上析氧反应的电化学标准活化焓为37.4~51.7 kJ/mol. 通过对析氧历程的分析,提出了在不同电势范围内Co-Ni混合氧化物上析氧反应的动力学方程,并较好地解释了实验结果.     

多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物的制备与析氢性能

采用快速凝固结合脱合金化的方法制备了纳米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物电极材料,通过XRD、SEM、TEM、BET等对电极的物相、形貌结构、孔径分布进行表征,通过线性扫描伏安法、Tafel斜率和计时电位等方法测试多孔电极的电催化析氢性能。结果显示,制备的电极材料在10 mA·cm-2电流密度下Ni-Mo合金析氢活性最强,析氢过程由Volmer-Heyrovsky步骤控制,其表观交换电流密度为0.25 mA·cm-2,经10 000 s恒电流密度(100 mA·cm-2)电解后析氢过电位(η)仅增加39 mV,表现出优良的析氢稳定性。Ni-Mo合金电极比表面积的提高和本征催化活性的改善使其获得了更低的析氢过电位。     

涂液浓度对Ru-Ti-Ir氧化物阳极涂层性能的影响

应用热分解法制备了由不同浓度涂液形成的Ru-Ti-Ir氧化物阳极涂层,SEM,EDX,XRD、强化电解寿命、极化曲线、循环伏安和电化学阻抗等测试表明,涂液浓度对阳极涂层的表面形貌有着很大的影响,但不甚影响其析氯极化过程.随着涂液浓度的增加,阳极涂层的伏安电量和双电层电容都出现先降低后增加的变化趋势.     

TiN基IrO2-Ta2O5涂层析氢电极的催化性能

 采用热分解法制备了以离子镀TiN膜为基体的IrO2-Ta2O5涂层电极,通过循环极化曲线并结合扫描电镜、 X射线能谱和X射线衍射研究了涂层的析氢电催化性能. 结果表明,涂层呈多孔多裂纹的结构,焙烧温度对涂层的表面形貌和电催化活性影响很大. 420 ℃下焙烧的涂层具有最优的电催化活性. 涂层电极的析氢反应电极电位为-0.26 V(vs SCE), 低析氢过电位下的Tafel斜率为-0.04 V, 而在高析氢过电位下,电极表面吸附的大量氢原子改变了氧化物电极的结构,从而抑制了氧的阴极还原反应.     

钯氧化物的电化学与光电子能谱

不少研究者曾分别利用金属钯的表面化学氧化、电化学氧化或喷涂钯氧化物层等方法制备钯氧化物pH电极,已有的工作表明:制备条件对电极的pH响应范围、响应速度和重现性均有明显影响。因此,在继续寻找最佳制备条件的同时有必要对决定电极性能的因素进行深入的研究.本文旨在通过比较由两种方法制得的钯氧化物电极的组成和伏安行为,探讨影响电极pH敏感性能的因素。     

电解制备二氧化锰强酸性电解液中气体扩散电极的稳定性与失效行为

采用气体扩散电极(GDE)代替传统析氢阴极电解制备二氧化锰(EMD),重点研究了气体扩散电极在强酸性MnSO4-H2SO4电解液中的稳定性、寿命及失效行为.结果表明:气体扩散电极在MnSO4-H2SO4电解液中重现性好、具有一定的稳定性,寿命可达400 h;平行实验表明,阳极沉积一定厚度的EMD是槽电压第一次升高的主要原因;电流密度为100 A m-2时,气体扩散电极失效前阴极过程的速度由氧的离子化反应和氧的扩散混合控制,失效后阴极过程由氧去极化和氢去极化共同组成,主要发生析氢反应;催化层聚四氟乙烯(PTFE)网络结构的破坏和镍网层的溶解是电极失效的原因之一;Pt的团聚降低了电极的电催化活性,是电极失效的主要原因;阴极失效是槽电压再次升高的主要原因.     

Ni/NiCo2O4复合电极的制备及其在碱性介质中的析氧性能

采用共沉淀法制备尖晶石型复合氧化物 NiCo2O4, 然后将其加入瓦特镀镍液中, 复合电沉积了 Ni/NiCo2O4复合镀层. 通过改变镀液pH值、阴极电流密度jk等条件, 探索复合电沉积的最佳工艺条件. 运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)表征了复合镀层的表面形貌、颗粒含量和结构. 结果表明: 在镀液pH=6.2和jk=100 mA·cm-2的条件下所得Ni/NiCo2O4复合镀层中, NiCo2O4的含量达到最高(30.6%,w). 在5 mo·lL-1的KOH溶液中, 采用循环伏安、稳态极化和电化学阻抗法研究了电极的电催化析氧性能. 与镍电极对比, Ni/NiCo2O4复合电极的电催化析氧性能更高, 表观活化自由能降低了53.2 kJ·mol-1, 其析氧反应的表观交换电流密度是镍电极的7倍. 电化学阻抗谱分析表明, Ni/NiCo2O4复合电极在碱性溶液中析氧反应由电化学步骤和扩散步骤联合控制. 恒电位长时间电解析氧实验表明, 该Ni/NiCo2O4复合电极在碱性溶液中的析氧具有高的稳定性.     

RuO2电极的析氧活性研究

本文用XPS, UPS和电化学方法研究了RuO2电极的活怀中心组成及其在电解过程中的变化。结果表明, RuO2电极的活性中心为氧结构空位。在电解过程中,表层的氧结构空位不断减少, 由于RuO2电极析氧反应区域不断扩展和深入, 又暴露出新的氧结构空位, 但电极外表面的氧结构空位对电极析氧活性影响较大, 外表面氧结构空位为RuO2电极有效的活性中心。此外, 电极的腐蚀和剥落也是导致活性降低的原因之一。     

钙钛矿型氧化物电极极化过程中的导电特性

研究了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3等钙钛矿型氧化物电极的极化性质及它们对氧电化学还原的催化活性。发现在阴极极化过程中氧化物电极发生还原时,其电催化活性降低,电极阻抗明显增加,而在阳极极化过程中电极阻抗减小。讨论了影响钙钛矿型氧化物导电的因素及电极阻抗变化对电极性能的影响。     

IrSnOx电极制备及其在电氧化制备2,5-二氯苯酚中的应用

采用热分解法制备钛基IrSnO_x电极,并将电极应用于电催化氧化对二氯苯制备2,5-二氯苯酚,探索了绿色高效的电合成途径. 结果表明,电极表面存在裂纹,中间层Sn:Sb为94:6时裂纹较少,强化寿命较长;电极对对二氯苯电氧化具有较好的循环伏安响应;IrSnO_x电极电催化氧化对二氯苯所得产物主要为2,5-二氯苯酚、1,2,4-三氯苯、对氯苯酚等,其中2,5-二氯苯酚选择性达93%,产率57%,显著优于以析氯电极、析氧电极、铂为阳极时,2,5-二氯苯酚的选择性89%、27%、87%和30%、15%、49%的产率,体现了优良的电催化氧化性能.     

DSA电极电催化性能研究及尚待深入探究的几个问题

钛基氧化物涂层电极(DSA^®)由于其对阳极析氯、阳极析氧、有机污染物电化学降解等具有优异的电催化活性而受到研究者的广泛关注,但DSA电极电催化现象背后的一些重要而基础性的问题仍未被人们完全认识。本文针对目前国内外有关DSA电极电催化研究领域中的几个研究热点、不足之处、以及尚待深入探究的问题,进行了简要介绍、分析和讨论。DSA电极的电催化活性主要是来自于其表面的金属氧化物涂层。本文强调对“氧化物涂层”自身固体物理-化学性能或过程的研究,有助于深入揭示钛基活性氧化物涂层电极电催化现象的微观作用机制和内在本质,并反过来指导人们更加理性地通过设计和优化DSA电极的制备方法和条件,调控表面氧化物涂层的化学组成与结构,进而达到增强钛基涂层电极电催化活性之目的。