碳納米管改善鈦基金屬氧化物陽極性能的研究.pdf

1、鈦基金屬氧化物陽極是指在以鈦為陽極的基體表面上涂覆金屬氧化物的電極，具有電催化活性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。在電解海水防污工程中，普通陽極的析氯活性偏低、使用壽命較短，易導致系統(tǒng)停機等問題，不能滿足實際工程中免維護的要求。碳納米管(CNTs)作為一維納米材料，具有良好的導電性、電子傳遞速率，比表面積較大，相對于其它納米材料，成本較低，廣泛地應用在電極修飾、復合材料等材料科學領(lǐng)域。因此，本研究目的是通過摻雜碳納米管制備鈦基金屬氧化物陽極，改善陽

2、極在海水電解過程中的析氯活性和穩(wěn)定性。
　　本文采用熱分解法制備含碳納米管Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽極，并通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)及能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)研究了涂層的微觀形貌、成分和物相;采用極化曲線、循環(huán)伏安測試、電化學阻抗譜及強化電解壽命試驗等方法研究在海水析氯反應條件下工作的釕系氧化物陽極的析氯電催化活性和耐用性，取得了以下具有實用價值的成果:
　　1)對試驗用碳納米管進行熱分析。結(jié)

3、果表明:在試驗燒結(jié)溫度470℃條件下，碳納米管未發(fā)生高溫氧化分解，仍以單質(zhì)形式存在于陽極涂層中。
　　2)研究了碳納米管摻雜量對陽極微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:不同碳納米管摻雜量的Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽極，表面均呈現(xiàn)典型的“龜裂狀”形貌;摻雜的碳納米管提高了涂層的活性成分含量，但沒有改變(Ru，Ir，Sn)O2固溶體的結(jié)構(gòu)。
　　3)添加碳納米管可顯著改善Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽極的電化學性能。研究表明:陽極活性

4、表面積增大4倍，提高了其析氯電催化活性;強化電解壽命延長3倍，陽極的穩(wěn)定性得到提高。其中摻雜0.1g·L-1碳納米管的Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽極具有最優(yōu)的陽極電催化活性和穩(wěn)定性。
　　4)考察了超聲處理、酸化處理等碳納米管分散工藝對Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽極電化學性能的影響。研究表明:與單一超聲分散工藝相比，采用超聲+酸化復合分散工藝使碳納米管分散更加均勻，制備的Ti/Ru-Ir-Sn氧化物陽極涂層具有更小的容抗弧半徑