刻蚀剂对IrO_2-MnO_2阳极纳米涂层表面形貌及电化学行为的影响

采用传统热分解法制得了不同刻蚀剂(HCl、H2SO4、C2H2O4和HF)处理的Ti基Ir O2-Mn O2纳米涂层阳极,使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、循环伏安(CV)及极化技术等观察和研究各纳米涂层阳极表面形貌及其电化学性能.结果表明,与HCl和C2H2O4刻蚀剂相比,HF和H2SO4刻蚀的基底涂层表面Ir O2纳米颗粒更为密集且尺寸更大;H2SO4刻蚀处理的Ti基Ir O2-Mn O2阳极电催化活性最佳,HF次之,C2H2O4再次之,HCl最差.

烧结温度对Ti/IrO_2+MnO_2+CeO_2涂层阳极结构和性能的影响

为提高钛电极电化学性能并降低其制作成本,采用溶胶凝胶法制备了Ti/IrO_2+MnO_2+CeO_2电极。通过循环伏安、电化学阻抗、阳极加速寿命试验并结合扫描电镜研究了煅烧温度对电极涂层的电催化活性、表面形貌结构和稳定性的影响。结果表明:涂层呈多裂纹的显微结构,随着温度的升高,裂纹数目增多; 500℃时,裂纹明显变宽变深并连接成网络状;煅烧温度对涂层的表面形貌、电催化活性和稳定性有着显著的影响;双电层电容Qdl、伏安电荷量Q*与加速寿命值都随煅烧温度的升高呈先增大后减小的趋势,并在400℃时达到最大值;当温度小于400℃时,"内部"活性表面积Q*in>"外部"活性表面积Q*out,温度大于400℃时,Q*in<Q*out; 400℃下制备的电极加速寿命达到了最大值482 h,约为300℃时的2倍。

钛基体上IrO2+MnO2涂层的表面形貌和电催化活性(英文)

对表面粗糙度不同的钛(Ti)基体进行抛光和喷砂处理,通过H2IrCl6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,qo,qi和i/qT值远远高于抛光处理的涂层。表面粗糙度为1.3μm的IrO2+MnO2涂层比其他涂层具有更好的电催化活性。

含TiN中间层IrO_2-Ta_2O_5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。

Ti基氮化处理对IrO_2-Ta_2O_5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。

Ti/IrO2+MnO2电极在酸性溶液中的电化学活性表面积

采用涂覆热分解法制备不同成分的Ti/IrO2+MnO2电极,利用恒电位循环伏安法研究Ti/IrO2-MnO2电极在硫酸溶液中的电化学表面行为,并用直线外推法定量地评价电极的电化学活性表面积。结果表明,Ti/(0.7)IrO2+(0.3)MnO2的伏安电荷达到最高,为电化学活性表面积最大;随着电位扫描速率增大,伏安电流密度不断增加,而伏安电荷容量逐渐减少,直到维持恒定;所有Ti/IrO2+MnO2电极的"内部"电化学活性表面积远大于"外部"电化学活性表面积,约为"外部"电化学活性表面积的2倍,说明电极内部存在丰富的多孔结构,真实表面积巨大,因此Ir4+/Ir3+转化反应多发生于内电化学活性表面区域。

添加Sn制备三元IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2/Ti涂层(英文)

通过热分解法制备了含不同摩尔比SnO2的IrO2-Ta2O5-SnO2/Ti涂层。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析和测试了所获涂层的晶体结构和表面形貌特征;通过强化寿命试验测试其耐腐蚀性能。结果表明涂层中出现固溶体、表面形貌呈密实结构有助于涂层耐腐蚀性能的提高。添加SnO2含量较高时可导致涂层中析出SnO2,并降低涂层耐腐蚀性能。

利用Ti-IrO_2阳极在硝酸盐介质中电沉积MnO_2

利用X射线衍射和电化学工作站表征了钛基二氧化铱(Ti-IrO2)电极的相结构及电化学性能,确定了将其作为阳极在硝酸盐介质中电沉积MnO2的最佳条件,并对所得电解MnO2进行了质量分析.研究结果表明:Ti-IrO2电极在抗钝化性能和电催化活性方面都好于Ti电极,更有利于MnO2的沉积;当电沉积条件为Mn2+浓度0.6 mol/L、HNO3浓度0.3 mol/L、电解温度90℃、电流密度60 A/m2时,MnO2的电流效率为99.56%,电耗为580.9 kW·h/t,所得到的MnO2纯度符合电池工业电解MnO2的标准,其晶型为γ型.

冷却方式对Ti/IrO_2+MnO_2阳极析氧电催化活性及稳定性的影响

通过热分解法制备Ti/IrO2+MnO2阳极,研究水冷、空冷、氮气保护随炉冷(氮冷)及炉冷4种冷却方式对Ti/IrO2+MnO2阳极电催化活性及稳定性的影响。研究表明,水冷得到的Ti/IrO2+MnO2阳极具有最高的电催化活性,循环伏安电荷q*可到达140mC/cm2左右,但该阳极的稳定性最差;炉冷电极及氮冷电极的催化活性及稳定性均较差;空冷阳极具有较高的电催化活性,循环伏安电荷q*可到达118mC/cm2,且稳定性是4种电极中最高的。综合分析,空冷是比较合理的冷却方式,它能确保Ti/IrO2+MnO2阳极在具有良好的电催化活性的同时又拥有最高的稳定性。

IrO_2·Ta_2O_5涂层钛电极电化学性能的研究

与PbAg电极、RuTi涂层电极相比,IrTa涂层钛电极析氧电极电位较低,电催化活性高.测量析氧 电极电位时,用汞-硫酸亚汞电极(MSE)作参比电极,可避免溶液不同带来的测量误差.IrTa涂层钛电极 适合在较高槽电压下电解运转.

IrO_2·Ta_2O_5涂层钛阳极失效前后形貌的研究

研制了一种性能优良的析氧电极IrTa涂层。用扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪对涂层的形貌、电极失效前后涂层组分的变化进行测定,发现Ir和Ta摩尔比为0.5:0.5时,IrO_2·Ta_2O_5涂层具有典型的特征形貌,IrO_2呈针状结晶,Ta_2O_5呈圆石形的无定形物,电极失效后,涂层中仍有一定量的Ir和Ta,涂层的溶解是电极失效的原因。

不同Hf含量IrO_2-HfO_2涂层电极材料的电容性能

采用热分解法制备Ti/IrO2-HfO2二元氧化物涂层电极。通过X射线衍射(XRD)研究了不同Ir/Hf配比涂层的结构特征;采用循环伏安(CV)方法分析了不同电极涂层的比电容、"内/外活性"及电极稳定性,并初步讨论了电极稳定性与涂层结构间的关系。结果表明,添加Hf可改善涂层结构、提高比电容及电极稳定性、且当涂层中HfO2达到50 mol%时电极活性最高、稳定性最佳。

γMnO_2的制备及其在金属陶瓷涂层中的试验

用醋酸锰与柠檬酸在一定温度下发生固相反应生成锰络合物,经热分解处理等手段最终制备出纳米γMnO2。从TEM照片上看,产物粒子呈球形,粒径多为20～30nm。研究了在稳定剂条件下,采用多元配体在钢铁表面进行复合化学涂附形成αAl2O3-γMnO2-TiC耐蚀高温金属陶瓷涂层。检验了涂层的耐蚀性,并运用SEM、AES和XPS对镀层的形貌和组成进行分析。结果表明,涂层厚度可达37.5μm,涂层表面光滑、致密、孔隙率低、耐腐蚀能力强。

溶胶-凝胶法制备的Ti/IrO_2+Ta_2O_5阳极涂层性能

热分解法制备的涂层性能不够理想,现更多采用溶胶-凝胶法,但传统溶胶-凝胶法制备阳极仍存在工艺复杂、可操作性差的缺点。从电极的前驱体入手,将贵金属的无机盐制备成有机盐,采用溶胶-凝胶法制备了Ti/IrO2+Ta2O5阳极涂层,并与热分解法制备的涂层进行了对比研究。经SEM,EDX,循环伏安,电化学阻抗谱及强化电解寿命试验表明,与热分解法相比,由溶胶-凝胶法制备的氧化物阳极涂层表面呈现较多的龟裂纹,且有少量氧化铱晶簇析出,其电化学活性表面积增大,提高了电极的电催化活性,但稳定性降低。

Ti/IrO_2-Ta_2O_5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。

La掺杂的SnO_2-Sb中间层对钛基IrO_2+Ta_2O_5电极性能的影响

目的改善Ti/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极的析氧电催化性能。方法用热分解法在钛基材上制备了La掺杂的SnO_2-Sb中间层,并以此作为基体涂覆IrO_2+Ta_2O_5活性层,制备了Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射能谱(EDS)及X-射线衍射光谱(XRD)技术分别分析了中间层和活性层的表面形貌、元素组成及晶相结构。采用线性扫描伏安曲线(LSV)和强化寿命测试方法在硫酸溶液中分别研究了Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极的析氧电催化活性和使用稳定性。同时,考察了La的掺杂比例对Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5电极强化寿命的影响。结果相对未掺杂La的中间层,掺杂La后的中间层表面裂纹减少,有更高的析氧过电位和更低的析氧电流密度。La掺杂对活性层的表面形貌和晶相结构基本没有影响,但电极的析氧电流密度有所提高。通过测试不同La掺杂比例涂层电极的强化寿命,发现La最佳掺杂比例为nLa:nSn=0.5:100。和未掺杂La涂层相比,La最佳掺杂比例涂层电极的强化寿命提高了22.8%。结论相对于未掺杂的Ti/SnO_2-Sb/IrO_2+Ta_2O_5电极,La掺杂后的Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极析氧电催化活性和强化寿命都得到改善。

纳米网状MnO2薄膜电极的制备

针对MnO2存在导电性差、真实比容低、离子传导性差等问题,开发了新的制备方法,制备出了纳米网状结构的Ti基IrO2-MnO2纳米涂层。采用2种不同脉冲阳极电沉积法制备具有纳米网状结构的IrO2-MnO2纳米涂层,并利用XRD和场发射扫描电镜(FESEM)表征了工艺参数(不同沉积电流、沉积时间、沉积通断比)对IrO2-MnO2纳米网状结构生长状况的影响。研究表明:恒电流脉冲阳极电沉积法在沉积电流为2 mA,沉积时间10 min,沉积通断比为7∶1时得到的IrO2-MnO2纳米涂层其表面具有网状形貌。恒电位脉冲阳极电沉积法在沉积电位为1 V,沉积时间1 min,沉积通断比为5∶1能获得纳米网状MnO2;恒电位法脉冲阳极电沉积比恒电流法脉冲阳极电沉积制备的薄膜电极纳米网状形貌明显,电化学性能对比需进一步实验验证。

IrO_2-Ta_2O_5/Ti阳极的研究进展

综述了金属氧化物涂层电极的发展现状,介绍了目前析氧领域广泛应用的铱系涂层钛电极———IrO2-Ta2O5/Ti涂层电极的特点,指出了制备过程中影响IrO2-Ta2O5/Ti涂层电极性能的因素,介绍了IrO2-Ta2O5/Ti涂层电极的改进方法,并对IrO2-Ta2O5/Ti涂层电极今后的发展方向作了展望。