钛基锡锑氧化物涂层电极制备及其在化工废水处理中的应用

概述了Ti/SnO_(2)-Sb电极的性质、制备方法及其存在的优缺点,并对近10年来不同方法改性处理前后电极电催化活性与电化学稳定性的变化情况及其在化工废水处理中的应用进行了综述。

一种基于锡锑氧化物的透明PN结及整流特性(英文)

利用反应磁控溅射法制备了半导体锡锑氧化物薄膜(TAO).根据霍尔效应测试结果,当Sn/Sb原子比处于0.22～0.33范围内时,TAO薄膜是p型导电的,在此范围之外,TAO薄膜是n型导电的.光学带隙测量结果表明,不同Sn/Sb比的TAO薄膜的禁带宽度基本相同(～3.9eV).构造了一个全透明的PN结,其中n区为Sn/Sb原子比为0.5的TAO薄膜,p区为Sn/Sb原子比为0.33的TAO薄膜.n区TAO的电极用铟锡氧化物(ITO),p区TAO的电极用Cu薄膜.实验结果表明,由于两种导电类型的TAO薄膜具有相同的禁带宽度,上述透明PN结构具有典型的准同质PN结的整流特性.

掺杂比与热处理温度对锡锑氧化物结构与电性能的影响

采用水热法制备锡锑氧化物(ATO)纳米粉,利用XRO方法研究不同Sb—Sn掺杂比及热处理温度对ATO结构和电性能的影响。实 验结果显示:掺杂摩尔分数n(Sb):n(Sn)=4％～8％时达到最佳导电性能,随温度升高,电阻率降低。

锡锑氧化物中间层对钛基阳极氧化MnO_2电极性能的影响

将锡锑氧化物用作钛基MnO2电极的中间层可改善电极性能,目前在钛基锡锑氧化物中间层上多采用热分解法制备MnO2层制成电极,而很少采用电化学方法。为此,先在钛片上涂覆SbOX+SnO2中间层,然后在其上在MnSO4溶液中阳极氧化制备MnO2层,最终制成Ti/SbOX+SnO2/MnO2电极,通过暂态和稳态动电位极化探讨了中间层对MnO2成膜过程的影响,并利用电化学阻抗谱、极化曲线等电化学方法研究了中间层对钛基MnO2电极的催化性能和稳定性能的影响。结果表明:锡锑氧化物中间层的添加没有改变锰离子的阳极氧化机理,但提高了锰离子的氧化速度,降低了Ti基体和MnO2层之间的接触电阻,促进了MnO2与Ti基体间的电荷传递,降低了电极的析氧电位,提高了电极析氧催化性能和稳定性能。

表面微观结构对钛基电极锡锑氧化物层泥裂的影响

在钛基金属氧化物电极制备过程中,锡锑氧化物(ATO)层泥裂是影响电极性能的一个关键难题。分别以致密钛板、钛金属粉末和多孔钛板为基体,研究钛基材料表面微观结构对ATO层泥裂现象的影响,并对电极的表面形貌、阻抗和抗氧化性能进行表征和分析。研究结果表明:基体材料微米级薄壁弯曲结构对ATO层的应力具有明显的缓解效果,刻蚀产生的坑道壁对ATO层具有分隔锚定作用,二者结合能够有效消除钛基ATO层的泥裂现象,电极性能得到大幅提升。以多孔钛板为基体制备得到的ATO电极的电荷转移电阻(R_(ct))约为0.5Ω,仅为致密钛板基体的1/20。电流-时间曲线(扫描电位为2.0 V,电解质为0.5 mol/L的H_(2)SO_(4))表明,多孔钛板基ATO电极的稳定电流密度为40 mA/cm^(2),致密钛板基ATO电极的则仅为0.2 mA/cm^(2)。

钛基锡锑氧化物涂层电极的研究进展

概述了钛基锡锑氧化物涂层电极制备方法的研究进展,主要包括热分解法、溶胶-凝胶法和电沉积法,并评述了各种涂层制备方法的优势与不足。探讨了掺杂元素、颗粒以及添加中间层对钛电极改性的影响。

用钛基锑–锡氧化物涂层电极研究橙黄G的电化学降解 第一部分——电极的制备及电化学性能

采用刷涂热分解法制备了Ti/Sb–SnO2电极,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和电化学测量技术(包括线性扫描伏安曲线、循环伏安曲线和计时电位曲线)对所制备电极的微观形貌、元素组成、物相组成和电化学性能进行了分析。结果表明:Ti基体表面为蜂窝状结构,而Ti/Sb–SnO2电极表面形成了SnO2晶胞,电极表面活性层的催化性能明显提高。

用钛基锑-锡氧化物涂层电极研究橙黄G的电化学降解 第二部分——橙黄G的电催化氧化及其机理

考察了不同工艺条件下Ti/Sb–SnO2电极对橙黄G去除效果的影响。结果表明:当电流密度为4.8mA/cm2,橙黄G初始质量浓度为40mg/L,氯化钠浓度为0.35mol/L,pH=7时,室温下电解8min,橙黄G的去除率达到90.2%,其降解过程符合一级反应动力学模型,速率常数为0.06331min-1。通过考察橙黄G在NaCl和Na2SO4两种电解质中的去除效果,推导其降解机理,并采用紫外–可见(UV–Vis)吸收光谱和高效液相色谱–质谱联用仪(HPLC–MS)鉴定了中间产物。

不同浓度盐酸刻蚀对钛基锡锑钌氧化物涂层电极活性和寿命的影响

钛基体的酸刻蚀是钛基氧化物涂层电极能否在湿法冶金中应用的关键前处理步骤。采用不同质量分数(5%,10%,15%,20%,25%)的盐酸溶液刻蚀钛基体并制备钛基锡锑钌氧化物涂层电极。通过扫描电镜、电化学工作站及加速腐蚀测试对电极的表面形貌、电催化活性及强化寿命进行了表征,以获得钛基体刻蚀的最佳盐酸浓度。结果表明:随着盐酸浓度升高,钛基体表面腐蚀的程度加深,孔径变大,从纳米级至数微米,扩孔腐蚀起主导作用;随着盐酸浓度的升高,刻蚀后制备的涂层电极的析氧过电位和电荷传递电阻先减小后增大,伏安电量先增大后降低;当盐酸浓度为20%时,刻蚀后制备的涂层电极的析氧过电位最低,其值为274.6 m V(500 A/m^2),电荷传递电阻最低,为0.216 5Ω·cm^2,伏安电量最高,达0.029 9 C/cm^2;在150 g/L H2SO4溶液中以1 A/cm^2的电流密度条件进行加速寿命试验结果显示,浓度为20%的盐酸刻蚀后制备的电极具有最长的使用寿命,其电极寿命为80 h,是浓度为5%的盐酸刻蚀后制备的电极寿命的2.85倍。

锌电积用钛基掺聚苯胺热解碳氮SnO_2-Sb_2O_3/PbO_2电极

为了得到成本低、电催化活性高和稳定性强的锌电积用钛基二氧化铅电极,本文以聚苯胺热解碳氮(CN)作为钛基锡锑氧化物中间层的掺杂剂,继而沉积制备得到Ti/CN-SnO_2-Sb2O3/α-PbO_2-ZrO_2/β-PbO_2-TiO_2(Ti/CNPbO_2)电极.用SEM、EDS对掺杂碳氮的锡锑氧化物层和Ti/CN-PbO_2电极进行表面形貌观测和元素分析,采用循环伏安,阳极极化曲线和交流阻抗分析掺杂CN的锡锑氧化物层对Ti/CN-PbO_2活性层电化学性能的影响,在30℃,150 g/L硫酸,50 g/L Zn2+电解液中进行电极强化寿命实验.结果表明,在锡锑氧化物的烧结过程中掺杂一定量的聚苯胺后,能够减轻氧化物层的龟裂现象,同时使得Ti/CN-PbO_2电极表现出更好的电催化活性,Ti/CN-PbO_2电极的加速寿命为925 h,为未掺杂CN的Ti/SnO_2-Sb2O3/α-PbO_2-ZrO_2/β-PbO_2-TiO_2(Ti/PbO_2)电极的2. 5倍.

醇盐水解—水热法制备纳米ATO超细粉体及其导电性能研究

实验以SnCl4·5H2O作为锡的阳离子源，以SbCl3或SbCl5为锑的阳离子源，以醇盐水解-水热法制得了纳米级的高导电性能的ATO超细粉体。采用热重-差示扫描量热（TG—DSC）、X射线衍射（XRD）、电阻率测定等测试方法系统研究了锑掺杂量、反应pH值、热处理等对ATO粉体粒径和导电性能的影响。实验结果表明：本实验制得的ATO超细粉体样品粒径在10nm左右，并且超细粉体的分散性能良好，导电性优于国内同类产品。

钛基β-PbO_2电极α-PbO_2中间层的形貌与结构

为了改善钛基β-PbO2电极的性能，以含SnCl4和SbCl3的异丙醇-浓盐酸混合液为原料，采用热沉积法制备了SnO2-Sb2O3底层，再采用电沉积方法在由PbO和NaOH组成的电解液中制备了α-PbO2中间层。利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）考察了SnO2-Sb2O3底层的形貌与结构，并研究了电沉积时的电流密度、温度和时间对α—PbO2中间层的影响。实验结果表明，SnO2～Sb2O3底层主要由SnO2晶体组成，其表面呈干裂泥土状。在电沉积α-PbO2中间层时，电流密度不宜大于3mA／cm^2，温度宜为40～60℃，时间应控制在1．0h左右。

钛基PbO_2电极制备及其电催化处理煤化工废水

为提升PbO_2电极的寿命,降低电极阻抗,利用直流电沉积法制备了2种添加中间层的钛基PbO_2电极,并研究了其电催化氧化降解煤化工废水的效能。结果表明:向钛基PbO_2电极添加锡锑氧化物和二氧化钛纳米管中间层,使PbO_2电极的使用寿命分别提高到未添加中间层电极的209倍和301倍,阻抗分别降低至未添加中间层电极的11. 58%和6. 20%。在20 m A/cm^2电流密度下处理煤化工废水,与未添加中间层的电极相比,添加锡锑氧化物中间层的钛基PbO_2电极对COD、总酚的去除率变化不大,而添加二氧化钛纳米管中间层的钛基PbO_2电极对COD、总酚的去除率略有降低。由于锡锑氧化物中间层有效改进了电极性能,建议在使用钛基PbO_2电极电催化氧化降解煤化工废水时添加锡锑氧化物中间层。