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文檔簡介
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)測試技術(shù),較系統(tǒng)地研究了在NaCl溶液中La對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)對表面活性的影響及析氯反應(yīng)機(jī)理,研究了Ir和Sn對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
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