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氢能作为一种清洁、安全、高效的二次能源,已成为国内外学者研究的热点。电解水制氢过程无污染,且可循环使用,有着很大的发展潜力,阳极过电位是水电解工业能量转换效率较低的主要原因之一,因此研究高活性、长寿命、低成本的阳极材料对大规模工业化电解制氢具有节能增效的现实意义。本文采用热分解法制备RuO2(x)-Co3O4(1-x)/Ti(0≤x≤1)二元复合氧化物电极,研究贵金属氧化物含量对电极催化析氧性能的影响,并通过稀土Ce、La、Nd掺杂对其进行进一步改性,制备三元复合氧化物;借助扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDX)、X衍射(XRD)等手段研究了热处理温度对电极微观表面形貌、物相结构以及电极表面的元素组成的影响,并通过开路电压、循环伏安曲线和极化曲线等电化学方法测试了氧化物涂层析氧催化活性及强化寿命等电化学性能;最后探讨了电极在碱性溶液中的析氧反应机理,建立析氧动力学模型。研究结果表明,热处理温度对电极表面涂层形貌、结构和析氧性能都有显著影响,热处理温度为400℃下制备的电极具有良好的析氧催化活性和稳定性;RuO2含量对电极析氧性能及稳定性有较大影响,xRu: xCo=1:1(摩尔比)所制备复合氧化物电极具有最佳的析氧电催化性能及稳定性。稀土改性研究表明,稀土掺杂在降低电极制备成本的同时仍能提高电极析氧催化活性并延长电极寿命,稀土掺杂有利于晶粒细化,增加涂层比表面积,有利于导电性和催化性能的提高,且适量的稀土掺杂促进了Ru原子向电极表面富集,提高电极表面活性点数量;优化的稀土Ce掺杂量为10:3;稀土La掺杂量为10:1;稀土Nd掺杂量为20:1。本文提出了贵金属复合氧化物电极在碱性溶液中的析氧催化反应历程,由该反应历程计算所得反应动力学参数与实验研究数据吻合,表明该历程能准确解释本课题所制备电极在碱性溶液中的析氧动力学。