添加中間層的改性鈦基多元涂層電極材料的制備與性能研究.pdf

1、日益嚴峻的環(huán)境污染和不斷枯竭的資源是影響人們生存與發(fā)展的重大問題，資源再生和變廢為寶是可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。隨著PCB板的大量生產(chǎn)，酸性蝕刻廢液的環(huán)境污染和資源浪費引起了人們的廣泛關(guān)注，酸性蝕刻廢液的電解再生不僅可以回收金屬銅還可以使蝕刻液再生，回收資源的同時又治理了污染物。然而，電極的選擇是電解過程中最核心的問題，電解過程中的電化學反應均在電極的表面與電解液之間的界面上發(fā)生。DSA電極的出現(xiàn)，大大促進了電極材料的發(fā)展，按照電極不同的需

2、要，人們通過對不同涂層活性成分的改性或添加制備了析氧或析氯電極。
　　針對酸性蝕刻液的電解回收過程中容易產(chǎn)生氯氣，電極壽命較短的問題，本文通過電極的改性、中間層的添加和多元涂層的優(yōu)化制備得到了含中間層的TNTs/IrO2-Ta2O5-SnO2-Sb2O5-MnO2陽極，適當?shù)奶岣吡穗姌O電催化活性、析氯電位和使用壽命。首先，采用陽極氧化-熱分解法制備出了三種不同摩爾比涂液的五元TNTs/IrO2-Ta2O5-SnO2-Sb2O5-M

3、nO2陽極，通過SEM、EDS、XRD、電化學測試、加速壽命測試等表征手段考察了不同摩爾比涂液對電極形貌、結(jié)構(gòu)、電催化性能，析氧析氯電位和使用壽命的影響。研究得出在金屬摩爾比Ir：Ta：Sn：Sb：Mn=15：5：60：10：10制備的多元活性涂層以固溶體的形式存在，該電極電催化活性、孔隙率和析氧析氯電位較高，在1 Acm-2的電流密度下強化壽命測試可達最長的850 h的強化壽命。并從電極的失效分析結(jié)果得出，TNTs/IrO2-Ta2O

4、5-SnO2-Sb2O5-MnO2電極失效的主要原因是由活性涂層的溶解與剝落和基底與氧化層之間形成高導電率的TiO2共同作用引起的。
　　在成功制備了活性涂層的基礎(chǔ)上通過添加中間層Ir-Ta氧化物來探討其對電極電化學性能和使用壽命的影響。通過中間層的不同摩爾比進行優(yōu)化和對其進行相關(guān)的物理和電化學表征，得到Ir/Ta摩爾比為8:2制備出的中間層Ir-Ta氧化物具有較高的電催化活性和孔隙率，在1Acm-2電流密度下測試的含中間層的活性

5、涂層陽極強化壽命達到1260 h，提高了電極的穩(wěn)定性，有效阻止了鈦基的鈍化。
　　為對中間層的進一步探討，在Ir-Ta系中間層的基礎(chǔ)上添加Sn、Mn制備了IrO2-Ta2O5-SnO2、IrO2-Ta2O5-MnO2、IrO2-Ta2O5-SnO2-MnO2中間層。通過相關(guān)表征得出制備的IrO2-Ta2O5-SnO2中間層結(jié)合較緊密，表面粗糙，提高了基體與活性層的機械楔力。相對于含Ir-Ta氧化物中間層的涂層電極，Sn和Mn的添加