釕鑭基氧化物涂層電極材料的研究.pdf

1、鈦基尺寸穩(wěn)定型(DSA())陽極應(yīng)用于電解海水及其他特殊領(lǐng)域時(shí)常常存在催化活性不夠高，制備成本較為昂貴等問題，而通過加入價(jià)格低廉的活性元素，對(duì)陽極涂層進(jìn)行改性是目前該領(lǐng)域的前沿課題。本工作以釕基氧化物和稀土La為主要研究對(duì)象，采用SEM/EDS、XRD、XPS和TG-DSC等材料分析方法，以及Tafel曲線、開路電位、循環(huán)伏安法、微分電容和加速壽命試驗(yàn)等電化學(xué)測(cè)試技術(shù)，較系統(tǒng)地研究了在NaCl溶液中La對(duì)釕氧化物涂層催化活性的影響，目的

2、在于確定La的電催化作用與涂層的幾何因素和電子因素的關(guān)系，并考察了涂層界面結(jié)構(gòu)對(duì)表面活性的影響及析氯反應(yīng)機(jī)理，研究了Ir和Sn對(duì)Ru-La氧化物電極催化活性、穩(wěn)定性、選擇性及耐蝕性的影響，通過均勻設(shè)計(jì)理論結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)及偏最小二乘回歸方法對(duì)RuIrSnLa氧化物涂層配方進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。
　　 利用循環(huán)伏安法、表面粗糙度，孔隙率，交換電流密度，極化電阻、表觀電催化活性和真實(shí)電催化活性等多種表征方法研究了Ti/Ru(1-x)Lax

3、O2(0≤x≤0.7)氧化物催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入La的氧化釕電極具有更高伏安電荷，La的添加能夠通過提高表面粗糙度增加孔隙率有效地促進(jìn)氧化釕電極表面的活性，且在含La30 mol％時(shí)伏安電荷達(dá)到最高值。
　　 對(duì)Ti/Ru(1-x)LaxO2(0≤x≤0.7)涂層表面形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明，干泥狀裂紋不是提高活性表面積的主要原因，La能提高釕氧化物涂層的表觀催化活性有三方面原因：晶粒細(xì)化、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生及涂

4、層中存在高價(jià)非化學(xué)計(jì)量氧化物。
　　 利用交流阻抗法(EIS)對(duì)Ti/Ru(1-x)LaxO2涂層陽極在3.5%NaCl溶液中的雙電子層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在未發(fā)生析氯反應(yīng)區(qū)間，其等效電路為Rs(RctQdl)，在發(fā)生析氯反應(yīng)區(qū)間，等效電路為Rs(RfQf)(RctWQdl)，隨著La的增加，氧化膜及雙電層偽電容的變化趨勢(shì)均與循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，但從EIS可以看到，涂層氧化膜的導(dǎo)電性在含La70mol%以后迅速下降，

5、在低頻段產(chǎn)生Warburg阻抗，其阻抗隨La含量增加而增大。
　　 研究了Ru-La氧化物涂層的Cl離子特性吸附及其析氯反應(yīng)機(jī)理，研究表明，在NaCl的中性溶液中，電極表面存在Cl離子的特性吸附，這種特性吸附對(duì)析氯反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致Tafel斜率上升，反應(yīng)級(jí)數(shù)下降。實(shí)驗(yàn)分析表明，發(fā)生該氧化物涂層的析氯反應(yīng)符合再結(jié)合控制機(jī)理過程。
　　 對(duì)比研究了RuO2、Ru-La、Ru-Ir-La和Ru-Ir-Sn-La氧化物

6、涂層電極的催化性，穩(wěn)定性，選擇性及耐蝕性等問題，考察了La，Ir，Sn等元素對(duì)RuO2基電極性能的影響，結(jié)果表明，La能有效提高電極的催化活性，但會(huì)降低穩(wěn)定性和壽命，Ir能提高電極的穩(wěn)定性和壽命，但對(duì)提高催化活性和選擇性方面影響不大，Sn在Ru-Ir-La氧化物涂層的基礎(chǔ)上能有效提高電極的催化性，穩(wěn)定性和選擇性，使涂層電極的所有組元獲得最佳協(xié)同效應(yīng)，
　　 根據(jù)均勻設(shè)計(jì)理論配制Ti/RuIrSnLa系四元氧化物陽極涂層，結(jié)合偏最