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.

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。

添加纳米IrO_2的新型涂层IrO_2-Ta_2O_5钛阳极的制备及性能

以纳米IrO2晶粒部分取代H2IrCl6分散于前躯体溶液中,以此改进工艺制备一种Ir和Ta的摩尔比为7-3的IrO2-Ta2O5涂层钛阳极,通过XRD和SEM分析所制备钛阳极表面涂层的物相组成和形貌特征,采用析O2极化曲线、循环伏安和强化寿命测试方法分别研究电极的电催化性能与稳定性。结果表明:在纳米种子嵌入电极涂层中存在的物相分别为IrO2基固溶体(Ir,Ta)O2和IrO2;与采用传统方法制备的电极相比,含纳米种子嵌入结构涂层的钛阳极具有更优越的电催化活性和耐蚀性。

钛基IrO_2-Ta_2O_5涂层阳极电化学多孔性研究

用循环伏安法研究了不同成分及不同热分解温度所得钛基IrO2 Ta2 O5 阳极电化学活性与多孔特性。阳极的电化学活性表面积随涂层中氧化物的成分变化而呈振荡变化 ;表面活性点数目随制备温度上升而下降。当阳极中IrO2 的摩尔分数为 0 .7时 ,氧化物阳极的孔隙率达到最低值 ;孔隙率随制备温度上升而下降。

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。

氨络合物体系中Ti基IrO_2涂层阳极的析氮过程

采用线性扫描技术研究了氯盐氨络合物体系中 Ti基 IrO2 涂层阳极的析氮过程, 对 3 种含有不同氧化物涂层电极的析氮电催化性能进行了比较, 并结合扫描电镜(SEM)及能谱(EDX)探讨了不同析氮电催化活性的原因。研究结果表明: 当电极电位低于1.1 V(vs SCE)时, Ti基 IrO2 涂层阳极析气反应主要为析氮反应, 氮气的产生主要是由于氨水在电极上发生电化学氧化引起的; Ti基含 PdRuTi的 IrO2 涂层阳极具有最佳的析氮电催化活性, 其可能原因是金属元素PdRuTi的存在导致该电极表面特征裂纹最宽且最深, 氧化物涂层总析氮面积增多,电催化活性增加。

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。

Ti/IrO_2-Ta_2O_5氧化物阳极涂层厚度的X射线荧光法测定

常规的光学显微镜和扫描电镜(SEM)检测为破坏性检测,且测量时间长,不便于现场应用于涂层厚度的测量。为此,制备了X射线荧光法(XRF)测量Ti/IrO2-Ta2O5涂层厚度所需的校正标样,采用XRF测量了涂层的厚度,并与SEM测量的涂层厚度进行比较。结果表明:标样的涂层厚度和组分分布均匀;XRF测试中发射法比吸收法的灵敏度高,偏差小;XRF的测量结果与SEM的相近,偏差小,可靠度高。

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。

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。

TiN基IrO_2+Ta_2O_5涂层电催化性能研究

采用热分解法制备了一种以离子镀TiN膜为基体的IrO2+Ta2O5涂层电极,通过极化曲线、循环伏安、电化学阻抗谱等电化学方法并结合扫描电镜、X射线能谱和X射线衍射研究了涂层的析氧电催化活性,并对460℃制备的涂层进行强化寿命实验。结果表明:涂层呈多孔、多裂纹的显微结构和多层电化学结构;制备温度对涂层表面形貌和电催化活性影响很大;该涂层阳极在保持了高电催化活性的同时,其使用寿命高于传统Ti基阳极,说明TiN作为此类催化电极的载体是可行的。

Ti/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2纳米氧化物阳极的研究

采用Pechini方法制备不同Sn含量的Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2纳米氧化物阳极,并运用SEM、EDX、XRD等分析手段和析氧电位、循环伏安、强化电解等方法对阳极的表面形貌、微观结构和电化学性能进行研究。结果表明,制备的氧化物涂层由(IrSn)O2固溶体和非晶态的Ta2O5构成,组成与名义成分基本一致。随着Sn含量的增加,氧化物涂层表面裂纹增多。Sn的加入使Ti/IrO2-Ta2O5-SnO2氧化物阳极的析氧电位升高,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。

氯盐制备IrO_2+Ta_2O_5混合氧化物阳极的热解形成过程

通过热重分析和差热分析并结合 X射线衍射技术对 Ir O2 +Ta2 O5 混合氧化物的热形成进行了研究。结果表明 :摩尔分数 x<2 5 %时 ,在混合氯盐体系 x H2 Ir Cl6 +(1- x)Ta Cl5 中 ,热解产物中的固溶体为β相 (β- Ta2 O5 中固溶了 Ir组元 ) ;x≥ 2 5 %时 ,生成的固溶体为固溶了 Ta组元的 Ir O2 金红石相 ,而且数量在两个以上 ;只有当 x≥ 42 .86 %时 ,其中的金红石相固溶体才是稳定的。 Ir和 Ta组元在热解过程中相互促进的作用强度顺序为 :x=5 .2 6 % <x =2 5 % <x =42 .86 % <x =5 3.86 % >x=6 6 .7%。在低 Ir含量 (x=5 .2 6 % )下或低 Ta含量 (x=6 6 .7% )体系中 。

铱涂覆量对IrO_2-Ta_2O_5钛阳极性能的影响

测试了不同铱涂覆量的IrO2-Ta2O5钛阳极的表面形貌、强化寿命及析氧极化曲线。结果表明:铱涂覆量5 g/m2和10 g/m2的涂层形貌呈无规则粉状堆积;铱涂覆量达到20 g/m2时,涂层表面出现了枝状结构;铱涂覆量达到30 g/m2时,这种枝状结构已经很明显。IrO2-Ta2O5钛阳极涂层中铱涂覆量在5～30 g/m2范围内,随铱涂覆量的增加,阳极强化寿命增加得较快;当铱涂覆量超过30 g/m2,随铱涂覆量的增加,阳极强化寿命增幅减小。铱涂覆量对IrO2-Ta2O5钛阳极析氧的电催化活性影响不大。

Ti基IrO_2+Ta_2O_5阳极的电化学特性

测量了Ti基IrO2+Ta2O5混合氧化物涂层的电化学阻抗谱（EIS）,研究了Ti基IrO2+Ta2O5混合氧化物涂层阳极在H2SO4溶液中的电化学表面结构以及电化学行为.这种涂层阳极具有多层电化学结构,低频段的阻抗行为对应电极外表面/溶液界面的阻抗恃性,高频段对应内表面/溶液界面的电化学特性和电极的物理阻抗.在析氧电位下,由于析出氧气的冲击,电极表面的总反应面积增大,而且析出的氧气对电极表面的改性受表面涂层的组织形态影响很大.由于晶粒的最细化,这种改性作用在IrO2含量为70％时最为明显.制备温度的升高使氧化物电极的多孔结构变得不明显、致密度上升以及活性表面积下降.

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。

Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极载量与析氧电催化性能研究

采用Pechini法制得Ti/IrO2-Ta2O5氧化物阳极,研究了涂层载量对Ti/IrO2-Ta2O5阳极微观结构和析氧电催化性能的影响.SEM、EDX、极化曲线、循环伏安及强化电解试验等测试结果表明:涂层载量增加,涂层裂缝变窄变浅,且IrO2晶粒偏析趋于增强;同时也提高了阳极析氧电催化活性,增大阳极活性表面积及延长阳极使用寿命;强化电解寿命与Ir涂覆量(1.98～9.08g/m2)基本呈线性递增关系.

表面活性剂对Ti/IrO_2+Ta_2O_5阳极性能的影响

采用热分解法和Pechini法制备了Ti/IrO2+Ta2O5阳极,通过SEM、极化曲线、循环伏安、电化学阻抗谱及强化电解寿命试验等测试手段,研究表面活性剂对Ti/IrO2+Ta2O5阳极微观结构和电催化性能的影响。结果表明,加入适量的表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)可以明显改善涂液的涂刷性能;与热分解法相比,阳极表面呈现较多的龟裂纹,而且裂纹变宽加深,其电化学活性表面积增大,析氧电催化活性提高,但稳定性降低。