IrO2-Ta2O5/Ti阳极的研究进展

综述了金属氧化物涂层电极的发展现状,介绍了目前析氧领域广泛应用的铱系涂层钛电极———IrO2-Ta2O5/Ti涂层电极的特点,指出了制备过程中影响IrO2-Ta2O5/Ti涂层电极性能的因素,介绍了IrO2-Ta2O5/Ti涂层电极的改进方法,并对IrO2-Ta2O5/Ti涂层电极今后的发展方向作了展望。     

Ti基IrO2+Ta2O5阳极的电化学特性

测量了Ti基IrO2 Ta2O5混合氧化物涂层的电化学阻抗谱（EIS），研究了Ti基IrO2 Ta2O5混合氧化物涂层阳极在H2SO4溶液中的电化学表面结构以及电化学行为，这种涂层阳极具有多层电化学结构，低频段的阻抗行为对应电极外表面/溶液界面的阻抗特性，高频段对应内表面/溶液界面的电化学特性和电极的物理阻抗。在析氧电位下，由于析出氧气的冲击，电极表面的总反应面积增大，而且析出的氧气对电极表面的改性受表面涂层的组织形态影响很大，由于晶粒的最细化，这种改性作用在IrO2含量为70%时最为明显，制备温度的升高使氧化物电极的多孔结构变得不明显，致密度上升以及活性表面积下降。     

溶胶-凝胶法制备的Ti/IrO2+Ta2O5阳极涂层性能

热分解法制备的涂层性能不够理想,现更多采用溶胶-凝胶法,但传统溶胶-凝胶法制备阳极仍存在工艺复杂、可操作性差的缺点.从电极的前驱体入手,将贵金属的无机盐制备成有机盐,采用溶胶-凝胶法制备了Ti/IrO2+Ta2O5阳极涂层,并与热分解法制备的涂层进行了对比研究.经SEM,EDX,循环伏安,电化学阻抗谱及强化电解寿命试验表明,与热分解法相比,由溶胶-凝胶法制备的氧化物阳极涂层表面呈现较多的龟裂纹,且有少量氧化铱晶簇析出,其电化学活性表面积增大,提高了电极的电催化活性,但稳定性降低.     

表面活性剂对Ti/IrO2+Ta2O5阳极性能的影响

采用热分解法和Pechini法制备了Ti/IrO2+Ta2O5阳极,通过SEM、极化曲线、循环伏安、电化学阻抗谱及强化电解寿命试验等测试手段,研究表面活性剂对Ti/IrO2+Ta2O5阳极微观结构和电催化性能的影响。结果表明,加入适量的表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)可以明显改善涂液的涂刷性能;与热分解法相比,阳极表面呈现较多的龟裂纹,而且裂纹变宽加深,其电化学活性表面积增大,析氧电催化活性提高,但稳定性降低。     

氧化亚铜微米棒的制备及其机理

借助X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征，利用CuSO4·5H2O和NaC2H3O2·3H2O为主要原料，D-山梨醇为还原剂，水热还原制备了氧化亚铜微米棒。具体条件是：CuSO4·5H2O和NaC2H3O2·3H2O加入量为摩尔比1：4，D-山梨醇的加入与CuSO4·5H2O等摩尔量，水热180℃下反应12h。微米棒的直径小于1μm，长度在10μm以上，棒表面有晶体生长印迹。其机理是：C2H3O2-水解生成OH-，OH-与Cu^2＋生成Cu（OH）2，Cu（OH）2再被D-山梨醇还原生成Cu2O。     

TiB2基RuO2+TiO2涂层的电催化性能

用磁控溅射法在钛基体表面溅射TiB2中间层,以此为基体用热分解法制备了(Ru,Ti)氧化物涂层钛电极,用SEM、XRD、电化学工作站等手段对样品的性能和结构进行了表征。结果表明,含TiB2中间层的钛阳极表面涂层具有非连续状裂纹结构,钛基体和氧化物涂层的界面呈现紧密结合的状态,其电催化析氯性能优于传统钛阳极。选用TiB2中间层作为催化电极的载体,可改善基体和氧化物涂层的结合,延缓涂层的脱落,可避免基体和涂层间生成TiO2电阻膜,延缓涂层的失效;加入TiB2中间层可降低内阻,改善电子的传输能力,降低析氯电位,提高电极的催化活性和节能降耗。     

阳极氧化法制备Ta2O5绝缘膜及性能研究

采用阳极氧化法在纯Ta表面制备绝缘性优良的Ta2O5介质膜,分析阳极氧化制备Ta2O5膜的基本机理,讨论不同电解液、阳极氧化电压及热处理等工艺参数对Ta2O5膜性能的影响.利用XRD、EDS和AFM分析薄膜的组织结构和表面形貌,超高阻微电流测试仪测试Ta2O5绝缘膜漏电流特性和耐击穿电压,结果表明,磷酸电解液中添加适当乙二醇溶液能有效地防止"晶化",阳极氧化电压在125～150V范围内制备Ta2O5绝缘膜耐击穿电压能力强,经350℃/60min大气气氛下热处理Ta2O5薄膜,内部结构致密,能有效提高Ta2O5绝缘膜耐击穿电压.     

基于竹炭基活性炭电极的电吸附去离子性能的研究

在高温和空气隔绝的条件下利用竹节炭化制备高比表面积活性炭,以竹炭基活性炭作电极的吸附材料,考察了活性炭电极在通电的情况下对溶液中金属离子的电吸附去除性能,详细研究了电压、两电极片间距和溶液的pH值对电容去离子效果的影响.结果表明,当电压为1.55V、电极片间距为2.0cm、pH值为5.16时,电极的去离子性能达到最佳状态,对不同类型金属离子的去除效果次序分别为:Cu2 >Cr3 ;Cu2 >Pb2 >Cr3 >Cd2 >Ca2 >Mg2 ;Na >K .     

钛基IrO2-Ta2 O5氧化物阳极失效过程监测及失效机制探讨

为探讨氧化物阳极的失效机制,采用热分解法制备了钛基IrO2-Ta2O5氧化物阳极,利用扫描电镜(SEM)、循环伏安测试(CV)、电化学阻抗(EIS)监测了阳极在硫酸溶液的强化电解过程中表面形貌和电化学性能的变化.结果表明,氧化物阳极的失效并非由氧化物涂层本身失去电催化活性所致,而是由于工作过程中基体金属腐蚀钝化、失去导电载体作用而使涂层大面积剥离所致.     

静电纺丝法制备LaMnO3微／纳米纤维

以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为络合剂与Mn（CH3COO）2和La（NO3）3·6H2O反应制得前驱体，用静电纺丝法制备了PVP／Mn（CH3COO）2·La（N03）3纤维，经煅烧得到具有高比表面积的LaMnO3微／纳米纤维。并采用红外光谱（IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等现代分析手段对所制备的纤维进行了表征。结果表明：焙烧后纤维的直径明显减小，在150-300nm之间：PVP特征吸收峰消失，新生成的M-O吸收峰随着焙烧温度的升高变强；XRD分析出现相应氧化物的特征峰，说明有LaMnO3的生成。     

TiO2掺杂PbO2电极及其在电解法制臭氧中的应用研究

为了提高电极对臭氧生成反应的电催化活性,采用纳米复合电镀技术制备了TiO2改性PbO2电极.分别采用X射线衍射和X射线荧光光谱分析了其晶体结构和组分含量。将该电极用于电解法制备臭氧,并考察了电流密度、电镀极间距、电镀液pH值以及TiO2颗粒粒径对电极性能的影响.实验结果表明,改性后的PbO2电极使臭氧生成反应的电流效率由11.9%提高到了12.9%.电镀电流密度和电镀极间距的提高有利于提高电极催化活性.TiO2的掺杂会降低PbO2电极的晶胞粒径,有利于提高电极的电催化活性.     

淀粉还原制备纳米MnO_2超级电容器电极材料

采用氧化交联淀粉还原高锰酸钾制备出了超级电容器纳米MnO2电极材料.通过XRD和SEM对电极材料进行了表征,采用电化学测试手段对电极材料在lmol/L Na2SO4溶液中的电容特性和比容量进行了分析.结果表明,采用该方法所制备的材料为无定型的(а-MnO2,颗粒尺寸在100～150nm左右;循环伏安和恒流充放电试验测试结果表明,а-MnO2电极具有良好的电容特性.在放电电流为100 mA/g时,其比容量高达158 F/g.     

聚吡咯敏化纳米结构TiO2电极的光电化学研究

在NaNO3和吡咯单体的混合溶液中电合成聚吡咯膜,用PPy膜敏化TiO20纳米结构电极,取得了明显的敏化效果;探讨了合成聚吡咯膜时的条件(温度、时间、NO3浓度等)对敏化结果的影响;比较了在对甲苯磺酸根离子中与在NO3^-中合成PPy膜所产生的敏化效果,表明阴离子的类型和性质对敏化效果有很大影响;初步探讨了PPy膜对TiO2纳米结构电极产生敏化作用的机理。     

炭载MnO2复合电极材料的制备与电容性能研究

采用真空浸溃、化学沉淀法制备活性炭(AC)载MnO2复合电极材料(MAC),利用XRD、SEM、EDS、恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法对所制备的复合材料进行物性表征和电化学电容性能测试.实验结果表明在AC颗粒表面沉积了γ-MnO2颗粒,所得MAC以200mA/g的电流密度充放电,首次放电比电容高达417F/g,循...     

无定型氧化锰超级电容器电极材料

采用化学共沉淀法制备超级电容器用氧化锰电极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和BET比表面积分析手段对样品进行表征。结果表明,产物为无定型结构,粒径分布较均匀,约在40～50nm,BET比表面积达到160．5m^2／g。在0．5mol／LK2SO4水溶液中,电位窗口为0～0．8V(vs.SCE)内,通过循环伏安和恒流充放电测试,显示该材料制备的电极具有良好的电容行为和功率特性。在扫描速度为4mV／s时,单电极的比容量达到140F／g。     

碘掺杂TiO_2薄膜电极制备和光电性能研究

以碘酸钾为碘源,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备碘掺杂TiO2纳米粉体,采用旋涂法制成以ITO导电玻璃为基底的碘掺杂TiO2薄膜电极,并经300～600℃退火处理。采用XRD、XPS和紫外-可见吸收光谱等对样品微观结构、化学成分和光学特性进行表征,并对碘掺杂薄膜电极和纯TiO2薄膜电极的光电化学性能进行测定比较。结果显示少量碘掺入到TiO2,但经碘掺杂的TiO2紫外-可见光吸收限明显红移到可见光区（450～600nm之间）,碘掺杂TiO2薄膜电极经适当温度处理的光响应性比纯TiO2得到明显改善。     

Large area dye-sensitized solar cells with titanium based counter electrode

Construction of dye-sensitized solar cell of large area using platinum sputtered titanium metal counter electrode is demonstrated. An impressive increase in the fill factor and consequently the efficiency compared to the conventional platinized conducting glass based counter electrodes result from very low sheet resistance of the titanium plate and a cell of active area 151 cm² with parallel silver collecting grids delivered an efficiency of 7.4%. The possibility of using this technique for commercial production of dye-sensitized solar cells was discussed giving details of fabrication procedure.     

Oxide-dispersed titanium alloys Ti-Y prepared with the rotating electrode process

This work deals with an evaluation of the range of cooling rates during solidification necessary to obtain rare earth oxide-dispersed titanium alloys, which constitute a potentially interesting alloy system for high temperature use, due to the thermodynamic stability of rare earth oxides in titanium. The results of the microstructural studies on binary Ti-Y alloy powders prepared by the rotating electrode process show that it is possible to obtain e fine and homogeneous dispersion of yttrium oxide Y₂O₃ in a titanium maul with relatively moderate cooling rates ( 10⁴ K sec^–1). The results also indicate that the stability of the dispersion is excellent during hot consolidation but only in the phase temperature region (< 882.5° C). The preliminary mechanical teas performed on consolidated products show u substantial increase in 0.2% Woof stress (about 100 M Pa) up to 55O° C with respect to unalloyed titanium of commercial purity. Above 550° Q this strength increment becomes negligible or disappears. These results imply that the oxide dispersion loses its hardening effect at high temperatures, probably due to the increasing importance of grain-boundary sliding.     

预涂SiO2的二氧化钛薄膜光催化活性与结构关系

载玻片上浸涂一层常温常压合成的SiO2溶胶后再浸涂TiO2溶胶制备预涂SiO2的TiO2薄膜光催化剂,结果发现浸涂一层SiO2会诱导金红石相TiO2生成,并使TiO2光催化活性提高71．75％,但预涂二层SiO2的TiO2薄膜仅有锐钛型且光催化活性较纯TiO2薄膜降低。这说明适量金红石型／锐钛型的混晶型TiO2具有更好的光催化活性。对TiO2微结构分析显示,TiO2薄膜点阵应变越大,薄膜光催化性能越好。X射线光电子能谱研究表明,预涂一层SiO2的Ti02薄膜Ti^3 含量较纯TiO2薄膜高,预涂二层SiO2的TiO2薄膜Ti^3 含量较纯TiO2薄膜低。扫描电镜分析说明,预涂SiO2的TiO2薄膜表面颗粒粒径较纯TiO2薄膜更小,薄膜颗粒粒径与光催化活性不是简单的一一对应关系。     

叶黄素敏化介孔TiO2电极的制备及特性

通过表面活性剂的蒸发诱导自组装获得高比表面积(166．89m^2／g)的介孔TiO2电极材料,将其调制研磨后滚涂在ITO膜导电玻璃上,煅烧后吸附叶黄素实现电极敏化。结果表明,在植物体内不具备光电化学活性的叶黄素,在介孔TiO2膜电极中却表现出活跃的光电化学活性,光电池的开路光电压达594mV。