Eu3+摻雜ATO納米粉體和Eu3+摻雜Ti-SnO2-Sb電級的制備及性能研究.pdf

1、銻摻雜二氧化錫(ATO)納米粉體是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ耐该鲗?dǎo)電材料,由于其異于其它導(dǎo)電材料的性能,在工業(yè)的許多領(lǐng)域都有良好的應(yīng)用前景。ATO納米粉體的制備和應(yīng)用研究國內(nèi)外已經(jīng)很普遍,但摻雜多元氧化物的研究卻很少出現(xiàn)。在ATO納米粉體中摻雜稀土,可以提高粉體的光學(xué)性能、催化性能和氣敏性等性能,降低粉體的顆粒尺寸,能夠進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用價值。本文采用共沉淀法制備摻雜ATO納米粉體,研究Eu3+摻雜對粉體導(dǎo)電性能、顆粒尺寸、結(jié)構(gòu)及形貌的影響,并探

2、討了制備工藝對粉體各項性能影響,為稀土摻雜ATO粉體的進(jìn)一步研究提供依據(jù)。
　　 尺寸穩(wěn)定陽極(DSA)電極由于其優(yōu)良的性能自從問世以來就受到了人們的青睞,并迅速應(yīng)用于工業(yè)的各個領(lǐng)域。為了滿足電極的不同使用要求,需要在保持DSA電極優(yōu)良性能的前提下對電極進(jìn)行改性,使其能夠達(dá)到行業(yè)使用要求。在電極涂層中摻雜稀土元素研制稀土氧化物復(fù)合電催化涂層,可以提高電極的穩(wěn)定性和電催化降解性能,拓展電極在電化學(xué)水處理領(lǐng)域的應(yīng)用價值。為研究稀土摻

3、雜對電極性能的影響,本文采用涂層熱解法制備了Eu3+摻雜Ti/SnO2-Sb電極,并對電極的電化學(xué)性能,電催化降解性能、電極壽命以及電極涂層的形貌、元素組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析表征,探討了稀土摻雜量和熱處理溫度對電極性能的影響。
　　 1.以SnCl4·5H2O、SbCl3和Eu2O3為原料,控制Eu3+摻雜量、液相反應(yīng)溫度、滴定終點pH值和熱處理溫度制備了ATO納米粉體。采用X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等檢測方法對E

4、u3+摻雜ATO納米粉體的晶體結(jié)構(gòu)、粒徑和形貌進(jìn)行了研究。采用萬用表測量粉體的電阻,檢測Eu3+摻雜ATO納米粉體的導(dǎo)電性能。研究發(fā)現(xiàn)Eu3+摻雜會使粉體的電阻略有增加,但能夠降低粉體的顆粒尺寸,減少粉體的團(tuán)聚。通過分析工藝條件對粉體的性能的影響,得到制備粉體的最佳工藝:Eu3+摻雜量為0.5％～1％,滴定終點pH=9,反應(yīng)溫度為60℃,熱處理溫度為600～700℃。此條件下得到的粉體的晶型結(jié)構(gòu)比較完整,粉體的平均電阻率為279Ω·cm

5、,平均顆粒尺寸為33.6nm。
　　 2.以SnCl4·5H2O、Sb2O3和Eu2O3為原料,以鈦片為基體,采用涂層熱解法制備了Eu3+摻雜Ti/SnO2-Sb電極。采用X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)等檢測方法對Eu3+摻雜Ti/SnO2-Sb電極表面涂層的晶體結(jié)構(gòu)、粒徑、形貌和元素組成進(jìn)行了研究;用電化學(xué)工作站對所制備的電極作LSV曲線和Tafel曲線,研究了電極的電化學(xué)性能;以對硝基苯酚為目標(biāo)

6、降解有機(jī)物,考察了電極的電催化活性。研究發(fā)現(xiàn)摻雜Ti/SnO2-Sb電極比未摻雜Ti/SnO2-Sb電極有更好的電催化降解性能、更高的電極壽命及較好的電極表面涂層結(jié)構(gòu)和覆蓋度,但會使電極的析氧電位降低。分析Eu3+摻雜量和熱處理溫度對電極性能的影響,發(fā)現(xiàn)摻雜量為1％,熱處理溫度為550℃的電極的性能最佳,此條件下得到的電極有高的析氧電位和電催化活性,對目標(biāo)有機(jī)物的降解率達(dá)到70.2％,電極壽命是未摻雜電極的2倍以上,超過了55h,以及較