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。

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。

含石墨烯IrO_2^-Ta_2O_5涂层钛阳极失效行为研究

采用热分解法制备了加有一定量石墨烯(graphene)的Ir O2-Ta2O5涂层钛阳极(Ti/IrO2-Ta2O5-G),并运用场发射扫描电镜、能谱仪等分析手段和循环伏安、电化学阻抗谱、强化电解寿命等测试方法对阳极失效前后的微观形貌和电化学性能进行研究。结果表明:与传统的Ti/IrO2-Ta2O5阳极相比,Ti/IrO2-Ta2O5-G阳极在强化电解过程中槽压呈逐渐上升趋势,具有更长的强化电解寿命;涂层破损导致催化活性组分减少是Ti/IrO2-Ta2O5-G阳极失效的主要原因;失效后的Ti/IrO2-Ta2O5-G阳极仍具有一定的电催化活性。

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。

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-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。

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。

草酸在Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极圆柱形电解槽中的电催化氧化降解动力学

从电催化氧化降解有机污染物的机理出发,研究了草酸在Ti/IrO2-Ta2O5阳极圆柱形电解槽中的电催化氧化过程,建立了描述整个降解过程的瞬时电流效率与溶液本体有机物浓度的关系式.通过实验对模型进行了验证,实验结果与模型计算结果基本一致,并讨论了误差产生的原因.

船舶压载水处理用Ti/IrO_2-Ta_2O_5-SnO_2-Sb_2O_5氧化物阳极的性能

为使船舶压载水处理系统适应低温与低盐海水的使用工况,采用热分解法在TA2钛板上制备Ti/Ir O_2-Ta_2O_5-Sn O_2-Sb_2O_5氧化物阳极。运用循环伏安、析氯电位、电流效率、强化电解等方法及扫描电镜、能谱仪等分析手段对氧化物阳极的电化学性能和表面形貌进行分析,并与商用钌系阳极进行性能对比。结果表明:Ti/Ir O_2-Ta_2O_5-Sn O_2-Sb_2O_5阳极具有优良的析氯反应活性与稳定性,电流效率达88%,强化电解寿命达540 h,与商用钌系氧化物阳极相比,该阳极在低温与低盐海水中具有更高的析氯活性。

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.

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。

电化学刻蚀对钛基IrO_2-Ta_2O_5电极性能的影响

采用电化学刻蚀处理钛基材,再通过涂覆、烧结的方法制备出钛基IrO_2-Ta_2O_5电极。与喷砂处理相比,经电化学刻蚀处理后,钛基材表面的凹坑分布更均匀,涂覆涂层后的钛基IrO_2-Ta_2O_5电极的表面凹坑深浅均匀,呈规则分布。强化寿命测试结果表明,经电化学刻蚀处理后制备的钛电极强化寿命平均值达到20 d,比喷砂处理后制备的电极寿命(16 d)显著提高20%;电化学刻蚀处理后制成的钛电极析氧电位为1.62~1.73 V,明显低于喷砂后制备的钛电极(1.92 V),电解时可降低电耗。

IrO_2/Ta_2O_5-石墨电Fenton降解对硝基酚的研究

采用最高的电化学稳定性钛基镀IrO2/Ta2O5为阳极,以石墨为阴极,通过外加Fe2+,构成一种新的高效电Fenton体系对难降解有机物对硝基酚(4NP)废水进行了降解研究。在最佳工艺条件:恒电流0.3A,Na2SO4浓度3g/L,Fe2+浓度为1mmoL/L,曝气量40mL/min,初始pH为5.30对100mg/L的4NP电解2h,COD去除率达84%。并且钛基镀IrO2/Ta2O5阳极相对于目前常用的Pt、PbO2等阳极具有特有的优势,为废水处理中选择新型阳极材料和新的反应体系提供了新思路。

IrO_2/多孔钛电极的制备及其电化学性能的研究

采用刷涂-热分解的方法在多孔钛基体上获得了纳米线阵列的IrO2涂层电极。FESEM和XRD表征研究表明,在多孔钛基体表面上的IrO2涂层绝大多数为IrO2纳米线,其中纳米线的直径在50 nm左右;而在多孔钛基体截面上的涂层,全部由纳米线阵列组成,纳米线的直径与表面上的相差不大。在多孔钛基体上所获得的IrO2纳米线阵列涂层,活性氧化物的表面积有极大的提高,使其与氧气的接触面积有显著增大,因此循环伏安测试获得了很明显的氧化还原峰。强化寿命测试发现,IrO2/多孔钛电极的寿命为42天。电分析测试表明,IrO2纳米线阵列涂层电极的电流效率可达95%以上。

含石墨烯IrO_2-Ta_2O_5涂层钛阳极性能改进研究

采用热分解的方法制备了不同含量石墨烯(graphene)的IrO_2-Ta_2O_5涂层钛阳极(Ti/IrO_2-Ta_2O_5-G),并运用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)等分析手段和循环伏安(CV)、阳极极化及电化学阻抗谱(EIS)等测试方法对阳极的微观结构和电化学性能进行研究。结果表明:Ti/IrO_2-Ta_2O_5-G阳极表面凹凸不平,裂纹细而小,为析氧反应提供了更多的活性中心,电化学活性表面积增大,析氧电催化活性增强;加有不同量石墨烯的Ti/IrO_2-Ta_2O_5-G阳极的电化学性能有一定差别,其中加入0.4 g·L^(-1)石墨烯阳极的电化学性能提高最明显。

两种钛电极电生过氧化氢性能的比较

分别采用钛电极与IrO2·Ta2O3涂层钛电极作为阳极，与活性炭纤维布作为阴极构成两电极电解池来产生过氧化氢。比较了IrO2·Ta2O3涂层钛电极和钛电极对过氧化氢产生性能的影响；分析了电压、空气流量和pH值对过氧化氢生成的影响。实验结果表明，采用IrO2·Ta2O3涂层钛电极的阳极和活性炭纤维组成两电极电解池能够有效地产生过氧化氢，IrO2·Ta2O3涂层钛电极作为阳极的性能明显优于钛电极的性能；电压对过氧化氢的生成有重要影响，过高过低的电压均对过氧化氢的生成不利，增加空气流量以及降低pH值均能有效地提高过氧化氢的生成浓度。