IrO_2-pH微电极的研制及钢筋/混凝土界面pH的测量

采用电化学阳极氧化和高温碳酸盐氧化两种方法制备IrO2 - pH微电极 ,其特点是对氢离子响应快、线性范围宽、机械性能好、具有长期稳定性 .考察了该电极的 pH响应特性、化学成分、机械性能等 .结果表明 ,这种IrO2 -pH微电极适用于钢筋 /混凝土界面

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。

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。

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/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。

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/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。

烧结工艺对Ti/IrO_2电极在酸性溶液中电催化活性的影响

采用循环伏安(CV)与极化曲线测试了几种不同烧结工艺制备所得Ti/IrO2电极在酸性Na2SO4溶液中的电催化活性.对传统单一高温(500℃)烧结与改进的分段烧结及程序升温工艺进行了比较;扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)测试表明,传统工艺所得电极裂纹形貌不明显,晶粒尺寸及电极的物理电阻均较大,电化学活性较低;改进工艺则可明显降低Ti基体的氧化,提高电极的导电性,其中程序升温还可使电极表面的裂纹增多,但若该工艺的起始温度较高,电极的表观活性下降.

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 。

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。

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/IrO_2-SnO_2-CeO_2电极的电容特性

采用热分解法在360℃制备了Ti/IrO2-SnO2-xCeO2(摩尔分数)电极,通过X射线衍射(XRD)、交流阻抗(EIS)和循环稳定实验分析CeO2含量对Ti/IrO2-SnO2-xCeO2涂层组织、电容性能、频率响应特性和循环稳定性的影响。结果表明:CeO2可抑制IrO2-SnO2晶化,随CeO2含量的增加,IrO2-SnO2的晶化程度逐渐下降。含20%CeO2电极比电容可达505.7 F/g,是同频率下Ti/IrO2-SnO2电极的3倍。CeO2含量不超过20%时,对电极的传荷电阻Rct及弛豫时间常数τ影响较小。经历6000次循环后,10%CeO2电极电容增加了34.39%,20%CeO2电极电容增加了3.45%,显示电极优良的抗电容衰减能力。

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/IrO_2-Pt电极电化学降解酸性橙II染料废水研究

研究采用Ti/IrO2-Pt电极为阳极,对酸性橙II染料废水进行电化学降解研究。讨论了电解质、电流密度、溶液pH等工艺条件对酸性橙II降解的影响,对污染物的电化学降解过程进行了分析,并通过重复试验和电极表面形态比较等手段对电极耐用性进行了考察。结果表明,以氯化钠为电解质有助于酸性橙II的快速降解;加大氯化钠添加量和电流密度能缩短降解时间,但过高的电流密度会引起溶液中氯含量的流失;中性pH更有利于酸性橙II的降解。电化学降解过程中,Ti/IrO2-Pt电极可将各种中间产物无选择性的同步矿化。在氯化钠浓度为0.005 mol.L-1、电流密度10 mA.cm2、初始pH为6.8的条件下,质量浓度为50 mg.L-1的酸性橙II在30 min内被完全降解,电解2 h后TOC去除率达到45%左右。

IrO_2电极在含有机小分子水溶液中的电化学活性

通过循环伏安(CV)与电化学阻抗谱(EIS)测试研究了Ti基IrO2系活性涂层电极在含甲醇、甲酸及甲醛三种有机小分子的Na2SO4溶液中的电化学活性,其中以电极/溶液界面的双电层电容来表征电极的活性.结果表明,与同浓度H2SO4溶液相比,该电极在Na2SO4溶液中的电化学活性发生明显下降.有机小分子的加入降低了电极的活性表面积.发现有机物能在较宽的电位范围内发生氧化反应,但在该种电极上的电氧化速率较慢.然而,伴随着析氧反应的发生,有机物的氧化也随之加快.

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.

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。

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。

海底pH的原位探测镀Nafion膜的Ir/IrO_2电极

洋中脊热液流体及大陆斜坡气体水合物区的冷泉中溶解有硫离子.Ir/IrO2电极对硫离子非常敏感.虽然它和Ag/AgCl参比电极配对在pH0～14中具有优良性能,但在含有2×10-4mol/LNa2S的缓冲溶液(pH=12.6)中无法得到稳定电位.测试初期是高强度假信号,然后是上下波动的信号曲线.为克服硫离子的干扰,在Ir/IrO2电极表面镀上了Nafion膜.Na-fion是杜邦公司生产的一种聚合物选择性半透膜.相对于为未镀Nafion膜的Ir/IrO2电极而言,镀膜电极不仅对不同pH值溶液响应良好,而且在含有2×10-4mol/LNa2S的缓冲溶液中信号稳定,表明了硫离子的干扰被有效屏蔽.固态镀膜Ir/IrO2和Ag/AgCl电极对适用于对海底热液和冷泉的pH测定与长期观测.

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。