基于RuO_2-PPy复合电极的制备及其电催化性能研究

目的通过引入稀土元素Er对中间层SnO_2-Sb_2O_3进行改性,提高基体与活性层的结合力。在RuO_2作活性层的基础上添加导电PPy(聚吡咯),增强电极的电催化氧化性能。方法以Ti为基体,分别采用涂覆-热分解法和电沉积法制备SnO_2-Sb_2O_3-Er中间层和RuO2-PPy活性层,应用X-射线衍射(XRD)考察掺杂不同比例的Er和C4H5N对晶相结构的影响,采用扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)和红外光谱(FT-IR)分析中间层和活性层的形貌、元素组成和物相结构,通过线性极化法(LSV)、电化学阻抗(EIS)和加速寿命测试对电极的析氧过电位和稳定性进行分析,最后利用复合电极组成的电解工艺对页岩气返排废水进行处理,考察其降解有机物的能力。结果在n(Sn4+):n(Er3+)=100:4时,形成的涂层晶粒尺寸最小,且相对未掺杂Er的中间层,掺杂后的表面裂纹减少,说明其可进一步阻止电极的钝化。PPy可对活性层进行有效改性,其加入后可使复合RuO_2电极的析氧电位由1.6 V增至1.8 V,膜电极电阻由56.2?降低到7.6?,电极寿命由267天延长至391天,返排废水的COD去除率可达93.7%。结论 Er的掺杂和PPy的加入可提高电极的电催化活性,且对废水中的有机物降解效果显著。