不同基体PbO_2镀层电极材料制备的研究现状及展望

PbO2具有良好的电化学性能和耐腐蚀性能,是一种优良的电极材料。综述了近年来不同基体制备PbO2镀层用作电极材料的研究进展及其在降解苯酚、电催化氧化降解甲基橙、锌电积等领域的应用。指出了不同基体PbO2镀层电极材料制备存在的不足和解决问题的初步设想。

不锈钢/β-PbO_2-CNT复合镀层电极的制备及其性能

为了获得一种锌电解用新型阳极材料,在不锈钢上先电化学沉积α-PbO2为中间层,再在镀液中掺杂碳纳米管(CNT)制备了β-PbO2-CNT复合镀层。通过扫描电镜、X射线衍射仪及电化学方法研究了复合镀层的形貌、成分及不同CNT含量的复合镀层在Zn2+-H2SO4体系下的电化学性能。结果表明:CNT掺杂细化了β-PbO2-CNT复合镀层的晶粒,复合镀层表面有正八面体的β-PbO2颗粒、CNT以及因CNT而生成的小八面体β-PbO2晶粒,掺杂CNT提高了复合镀层电极的电催化性能,但对其耐蚀性的提高不多;镀液中CNT的含量为20 g/L时,制备的复合镀层电极的电催化性能和耐蚀性能较好,与Pb-Ag(1%)合金电极相比,以复合镀层电极作锌电解阳极时槽电压下降了160 mV,电流效率有所提高。

铝基体上PbO_2电沉积层的性能

铝基上电沉积制备PbO2镀层工艺复杂,镀层与基体结合不牢固。采用电沉积法在铝基上制备PbO2镀层,探讨了不同工艺条件对镀层表面形貌及成分的影响,测试了不同工艺条件所得PbO2镀层作为电极在50 g/L Zn2+,150 g/L H2SO4溶液中的强化寿命。结果表明,不同工艺所得PbO2镀层的表面形貌明显不同:醋酸体系得到的镀层颗粒最大,碱性体系得到的α-PbO2的比表面积最大;先碱性镀,再硝酸体系镀得的镀层不同电流密度下表面形貌有很大差别,且出现了层状镀层;碱性条件下所得的为纯α-PbO2镀层,硝酸体系下得到的为β-PbO2;α-PbO2镀层的电解寿命短,以α-PbO2作中间层,再镀β-PbO2的电解寿命长,槽电压稳定。

PbO_2-CeO_2电极的制备及其电化学性能

为解决传统铅银合金存在的铅污染和钛基PbO2(DSA)基体易钝化、使用寿命短等问题,以不锈钢为基体,用稀土Ce改性,制备了PbO2-CeO2电极。分析了PbO2的形成机理,通过析氧曲线、Tafel曲线、EDS能谱及扫描电镜考察了温度、电流密度、稀土Ce等对电极性能的影响及所制备电极的元素分布及表面形貌。结果表明:最佳制备工艺为190 g/L Pb(NO3)2,15 g/L Cu(NO3)2,0.5 g/L NaF,30 g/L CeO2,pH值为2～3,机械搅拌,温度70℃,电流密度10～20 mA/cm2,时间30 min;所制备的镀层平整、均匀,电化学性能优良,镀层中CeO2质量分数约为4%～6%;PbO2-CeO2电极析氧电位1 500 mV左右,节能性能明显优于传统惰性阳极。