有色金属电积用钛基氧化物涂层阳极的研究进展

综述了国内外钛基氧化物涂层阳极的研究进展及应用,包括有色金属电积用钛基贱金属氧化物涂层和贵金属氧化物涂层,其中,钛基贱金属氧化物涂层详细阐述了钛基Pb系氧化物涂层、钛基Co系氧化物涂层、钛基Mn系氧化物涂层以及钛基Sn系氧化物涂层电极;钛基贵金属氧化物涂层重点阐述了Ti/Ta_2O_5-IrO_2涂层和Ti/Ru O_2-TiO_2涂层电极。评述了多元化钛基涂层的性能、各种涂层的优势与不足。

稀土Eu掺杂对金属氧化物涂层阳极电催化性能的影响

通过掺杂实验发现稀土Eu的添加有利于提高金属氧化物涂层阳极的电催化性能 ,X射线衍射的结果表明稀土缺氧氧化物Eu3O4 的形成是电催化性能提高的主要原因。Eu掺杂成型工艺表明较高的热分解温度有利于晶粒的细化 ,使电极具有好的电催化性能 ,最佳温度值在 5 0 0℃左右 ;Eu的添加量在主溶液离子浓度与稀土离子浓度之比为 10∶2时最佳。EDX扫描分析的结果表明用化学溶液涂覆法制备的涂层成分分布均匀。

梯度功能型金属氧化物涂层阳极(DSA)的制备

首次用梯度功能材料设计思想制成了成份呈梯度分布的金属氧化物涂层阳极 (DSA) ,比用传统方法制备的阳极寿命提高了 40多倍 ,并用SEM、EDX对其界面过渡的形貌及成份分布进行了研究。

铱-钽氧化物涂层阳极氧化再生酸性蚀刻液

采用Ir–Ta氧化物涂层阳极(DSA)和直流电解法研究了酸性蚀刻液的阳极氧化再生回用过程。酸性蚀刻液在Ir–Ta氧化物涂层阳极的氧化再生过程中发生浓差极化,电极反应速率为Cu+离子扩散传质所控制,极限电流密度与Cu+离子浓度和温度成正比,采用小于或等于极限电流密度的电流密度进行阳极氧化时不析出氯气。酸性蚀刻液阳极氧化再生的电流密度小,槽电压低,电解能耗少,电流效率可达到100%。阳极氧化再生后酸性蚀刻液的蚀刻能力与双氧水再生的相近,完全可以替代双氧水再生。

钛基钌系氧化物涂层阳极电催化水处理活性与失活

电催化氧化是一种环境友好型水处理技术。钛基钌系氧化物涂层阳极在电催化水处理中的活性与失活对其使用效率和寿命至关重要。钛基钌系氧化物涂层阳极电催化活性主要来源于氧化物原子桥位产生的活性位及表面电子态,活性机理可归为价态转变、晶格氧输运及原位吸附活性位的产生。阳极失活主要是涂层溶蚀、TiO2钝化膜生成和涂层“毒化”等原因造成。通过增加中间层、掺杂、构建梯度型涂层及消除p-n结等途径可抑制阳极失活,提高使用寿命。

铂–铱–钽–锡氧化物涂层钛阳极在铝轮毂电镀中的应用

采用极化曲线和循环伏安法研究了Ti基Pt–Ir–Ta–Sn氧化物涂层阳极在铜和镍电镀液中的电化学行为,并探讨了铝轮毂电镀前处理工艺、电镀添加剂、氯离子对其强化寿命的影响。结果表明,Ti基Pt–Ir–Ta–Sn氧化物涂层阳极的电催化性能与强化寿命都优于Ti基镀Pt阳极,镀液中的添加剂、氯离子使涂层阳极的强化寿命明显缩短;前处理液侵蚀氧化物涂层表面,但对涂层阳极的强化寿命影响不大。在1 mol/L H2SO4溶液中以电流密度4 A/cm2电解,Ti基Pt–Ir–Ta–Sn氧化物涂层阳极的强化寿命可达147 h。

海水电解Ru-Ti-Ir-Sn氧化物阳极涂层研究

应用热分解法制备不同组分的Ru-Ti-Ir-Sn氧化物阳极涂层,并由SEM、EDX、强化电解寿命、电流效率、抗Mn2+污染、极化曲线和循环伏安等实验方法研究该Ru-Ti-Ir-Sn氧化物阳极涂层的物理性能和电化学性能.结果表明,优化配方的Ru-Ti-Ir-Sn氧化物阳极涂层对电解海水具有较好的综合性能.

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.

钌锡比对Ru-Ir-Sn氧化物阳极涂层性能的影响

应用溶胶凝胶法制备了不同钌锡摩尔比氧化物阳极涂层.SEM,EDX,强化电解寿命,循环伏安和电化学阻抗等测试表明,钌锡摩尔比对阳极涂层的表面形貌以及电化学性能有很大影响.随着钌含量的增加涂层的强化电解寿命呈先增加后降低变化,析氯电位呈先降低后增加;电流效率呈先增加后降低,与其对应的循环伏安电量以及双电层电容值亦呈先增加后减小变化.

烧结温度对Ru-Ir-Sn氧化物阳极涂层性能的影响

应用溶胶凝胶法制备不同焙烧温度的氧化物阳极涂层,SEM,EDX,XRD、强化电解寿命、循环伏安和电化学阻抗等测试表明,烧结温度对阳极涂层的表面形貌以及电化学性能有着很大的影响.随着烧结温度的升高,析氯电位相应增加,寿命相对较长,循环伏安电量与双电层电容值有所下降.

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。

用于水体中有机污染物电催化降解的非贵金属氧化物阳极的研究进展

电催化氧化降解有机污染物是一种行之有效的水处理方法,高性能阳极材料是实现其功效的关键.利用在钛基体上涂覆铅系、锡系、锰系等非贵金属氧化物可方便制备出涂层阳极,同时可借助多样化的表面涂覆与改性技术来开发稳定性与催化活性均优异的阳极,极具发展前景.从基材加工、中间层结构优化及表面改性角度综述了非贵金属氧化物阳极稳定性优化技术手段;并从表面增效、作用区域扩大角度对其催化活性提升方法进行归纳,述评了涂层阳极改性机制;最后指出了非贵金属氧化物涂层阳极发展中进一步努力的方向,以期推动电催化氧化阳极发展及其在水处理中的应用.

电解海水防污用钌系金属氧化物阳极的研制

为了提高电解海水防污用钌系金属氧化物阳极的析氯电流效率、强化电解寿命、耐正反电流交替电解性能及抗Mn2+污染性能,采用热分解法制备了不同配比的RuO2-IrO2-SnO2和PtO2-RuO2-IrO2-SnO2氧化物涂层阳极,通过对2种阳极的形貌、强化电解寿命、耐正反电流交替电解性能、析氯电流效率及耐Mn2+污染性能的对比,研究了Pt组元对阳极性能的影响。结果表明:RuO2-IrO2-SnO2氧化物阳极具有较高的初始析氯电流效率和较长的强化电解寿命,表现出优良的抗Mn2+污染性能;通过添加适量Pt组元制备的PtO2-RuO2-IrO2-SnO2氧化物阳极除具备上述优点外,还具有优异的耐正反电流交替电解性能。

钛基氧化物电极的性能及电化学行为

本文研究了某些氧化物中间层对Ti/PbO_2、Ti/MnO_2、Ti/Co_3O_4和Ti/CuCo_2O_4电极性能及电化学行为的影响。结果表明,Ti/MnO_2或Ti/PbO_2电极在加入Co_3O_4、PdO_x、SnO_2或Sb_2O_3中间层后,界面电阻大大降低。在低于出现电阻极化电流密度时,极化曲线符合Tafel规律(无论对于O_2或Cl_2,低极化区的Tafel斜率为厶b_1=2.303RT/(1+β)F;高极化区为b_2=2,303RT/βF,其中β=0.5)这时主要为电化学极化。对有中间层Sb_2O_3+PdO_x的Ti/PbO_2电极和具有中间层SnO_2+PdO_x的Ti/Co_3O_4电极,其阳极析Cl_2的反应活性与工业用的Ti/RuO_2+TiO_2电极相近,而氧的过电位则高于Ti/RuO_2+TiO_2电极。

涂液浓度对IrO2-Ta2O5/Ti阳极涂层形貌及电化学性能的影响

采用Ir与Ta的物质的量比为7:3,Ir和Ta的总浓度分别为0.20、0.25、0.30、0.35和0.40 mol/L的涂液,以热分解制备了IrO2-Ta2O5/Ti阳极。通过循环伏安法和极化曲线测试了涂层的电化学性能,通过扫描电微镜观察了涂层的表面形貌,通过强化寿命试验测试了涂层的耐腐蚀性能。结果表明,随着涂液浓度的升高,涂层的电化学活性有所提升,但泥裂状表面使得涂层加速失效。涂液中Ir和Ta的总浓度为0.25 mol/L时制备的阳极具有最优的电催化活性与寿命。

涂覆厚度对Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层电化学性能的影响

通过热分解法制备了不同涂覆层数的Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层。采用物理分析和电化学测试技术研究了不同涂覆层数氧化物阳极涂层的表面形貌、结构和电化学性能。结果表明,Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层涂覆30层(15.55μm)时,涂层与钛基体结合牢固,具有较好的电催化选择性。此时,析氧电位达到1.52V,析氯电位为1.02V,电流效率高达94.5%,伏安电量达到35mC/cm2,强化电解寿命长达525h。当涂覆层数达到40层(22.6μm)后,涂层呈疏松结构,表面粗糙,裂缝变得宽而深,涂层出现脱落,附着力下降。

含锡锑中间层的析氧阳极的制备及性能研究

从延缓涂层钛阳极基体钝化的角度出发,采用热分解法制备了含SnO2–Sb2O5中间层的钛基铱钽电极。利用扫描电镜、X射线衍射、能谱等方法对Ti/SnO2–Sb2O5/IrO2–Ta2O5阳极表面的形貌、相结构、元素组成和电化学性能进行了分析。结果表明,Ti/SnO2–Sb2O5/IrO2–Ta2O5阳极的使用寿命较Ti/IrO2–Ta2O5阳极有大幅度的提高,并且具有更高的电催化活性。Ti/SnO2–Sb2O5/IrO2–Ta2O5是一种在酸性环境中非常具有前景的析氧阳极。

混凝土阴极保护辅助阳极的电化学性能研究

利用混凝土模拟液,采用恒电流极化以及循环伏安法,研究了常用于混凝土外加电流阴极保护的混合金属氧化物涂层(MMO)钛网阳极的电化学性能,并对阳极采用了加速寿命测试。结果表明:选用的MMO阳极,在含NaCl的混凝土孔模拟液中有较好的耐蚀性和工作稳定性,析氧电位在1.2 V左右,在工作电流为108 mA/m2时使用寿命可达到75年以上。