铱系析氧中间层增强DSA(R)稳定性机制研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jcfasd123
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尺寸稳定型阳极(DSA)具有较高的电催化活性,被广泛应用在氯碱工业、电解海水防治生物污损、废水处理等领域。但DSA电极面临电解中不断老化,甚至失效的问题,稳定性依旧是制约其应用和发展的瓶颈,因此,设计兼具高催化活性和稳定性的DSA电极是电解领域面临的难题之一。大多学者认为:钛基体的钝化是DSA电极失效的主要原因,电解产生的活性氧通过氧化物涂层扩散至钛基体,将其氧化,生成高电阻率的TiO2钝化膜。本论文为解决DSA电极老化问题,深入探究了引入析氧中间层对DSA电极寿命的影响。  首先,通过热氧化法制备了Ti/IrxPb1-xO2/RuIrSnO2电极,利用极化曲线、强化寿命、活化能等测试表明,随Ir∶Pb摩尔比率的增大,IrxPb1-xO2中间层的电催化析氧活性提高,且电化学稳定性提高。Ti/IrxPb1-xO2/RuIrSnO2电极寿命随IrxPb1-xO2中间层析氧活性及电化学稳定性的提高而延长,当Ir的摩尔含量达到70%时,电极的寿命最长,超过国家标准规定值12.5倍。  其次,深入探究了析氧中间层在改善DSA电极稳定性方面的作用机制:引入中间层不仅有效的阻碍了侵蚀性活性氧向基体迁移的路径,而且中间层具有较高的电催化析氧能力,可将部分迁移至中间层表面的活性氧转化为氧气,避免钝化基体。  最后,在该机制的指导下,制备了四种不同IrO2系中间层的Ti/IrO2-MexOy/RuIrSnO2电极(Me=Sn,Ni,Mn,Co),结果进一步证实了该机制的普遍适用性,Ti/IrO2-MexOy/RuIrSnO2电极的寿命与中间层的电化学稳定性及析氧活性有关,中间层的稳定性及析氧活性越高,电极寿命越长。其中Ti/IrO2-Co3O4/RuIrSnO2电极的寿命甚至达到731h。利用化学屏蔽层机制制备的兼具高电催化活性和稳定性的DSA电极,为强电解环境下电极材料的开发和使用提供新思路和理论依据。
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