碳化钨对复合惰性阳极材料电化学性能的影响

为寻找一种适合锌电积用Pb-Ag合金阳极的替代材料,在铝合金基体表面采用脉冲电沉积从镀液中制备了Al/Pb/α-PbO2-WC复合惰性阳极材料,研究了制备镀液中WC添加量对复合惰性阳极材料在锌电积模拟溶液中电化学性能的影响,测试了阳极极化曲线、塔菲尔极化曲线和循环伏安曲线.结果表明:复合惰性阳极材料在锌电积模拟溶液中的析氧过电位随制备镀液中WC颗粒添加量的增加先降低后升高,WC颗粒的质量浓度控制在30 g/L时,制备的复合惰性阳极材料析氧电催化活性最好;测试电流密度为500 A/m2时,Al/Pb/α-PbO2-WC复合惰性阳极材料的析氧过电位比Al/Pb/α-PbO2降低67 mV,比Pb-1.0%Ag合金降低126 mV;复合惰性阳极材料在锌电积模拟溶液中的腐蚀电位较高,腐蚀电流密度较低,耐腐蚀性较好.     

Al/Pb/α-PbO2惰性阳极材料制备及电化学性能

采用单脉冲电沉积在铝合金基体表面制备了锌电积用Al/Pb/α-PbO2惰性阳极材料,研究了电沉积过程脉冲平均电流密度(2～5A.dm-2)对制备的惰性阳极材料在50g.L-1 Zn2+,150g.L-1 H2SO4,35℃溶液中电化学性能的影响,测试了阳极极化、循环伏安和塔菲尔曲线。结果表明:增加脉冲平均电流密度,惰性阳极材料在[ZnSO4+H2SO4]溶液中同一测试电流密度下的析氧电位或析氧过电位逐渐升高。相比于Pb-1%Ag合金阳极脉冲平均电流密度为2A.dm-2时制备的惰性阳极材料在[ZnSO4+H2SO4]溶液中的析氧过电位较低,腐蚀电位较高,腐蚀电流较低。     

Al/Pb-0.6%Sn-WC铜电积阳极的电化学性能和微观结构

为了制备一种具有低析氧电位和低腐蚀速率的铜电积阳极,在甲基磺酸体系中电沉积制备了Al/Pb-0.6%Sn,Al/Pb-WC和Al/Pb-0.6%Sn-WC复合铜电积阳极,并通过时间-电位曲线、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了3种阳极的电化学性能和微观结构。结果显示:Al/Pb-0.6%Sn-WC复合阳极具有最大的电催化活性;在50 g/L Cu SO4+200 mg/L H2SO4电解液中极化24 h后Al/Pb-0.6%Sn-WC阳极表面具有最多的有高耐腐蚀性和高导电率的β-PbO_2相,Al/Pb-WC和Al/Pb-0.6%Sn-WC阳极表面生成少量的WOx;Al/Pb-0.6%Sn-WC复合阳极极化前的表面特征是表面布满片状的微晶不规则晶体,与Al/Pb-WC和Al/Pb-0.6%Sn阳极不同。     

铝基铅合金复合β-PbO2颗粒阳极在不同Mn2+浓度含Cl-锌电积液中的电化学行为

为了得到电催化活性高、导电性好、耐腐蚀性好、使用寿命长的锌电积阳极材料,通过拉拔挤压的方法对铝基铅合金复合β-PbO2颗粒制成阳极,在温度为35℃,电流密度为500 A/m2的含特定Cl-浓度、不同Mn2+浓度的硫酸锌体系中电解24 h后,通过循环伏安、阳极极化、交流阻抗和加速腐蚀速率测试来研究阳极极化行为,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)观察分析阳极的物相及表面形貌.结果表明:当Mn2+含量为5 g/L时,阳极的析氧电位和析氧过电位最低,阳极表面的β-PbO2的衍射强度最大,阳极氧化膜晶粒变大成晶胞状,晶型也较为均匀,阳极表现出优异的电化学性能以及良好的耐腐蚀性.     

铅阳极的制造方法与性能

研究了大气铸造或真空扩散焊制造的铅系合金阳极Pb-5%Sn,Pb-0.5%Ag,和Pb-1%In-0.5Ag的性能及其电解特性。研究发现,在750℃高温下真空扩散焊制备的Pb-5%Sn阳极的析氧过电位（1．75Vvs.SCE)比其它阳极低,经阳极氧化后能得到致密的仅含单一相α－PbO2的氧化膜,而其它阳极的氧化膜除α－PbO2外还含β－PbO2或PbSO4。真宽扩散焊Pb-5%Sn阳极的腐蚀速率比大气铸造的Pb-5%Sn阳极低,而铸造的Pb-0.5%Ag和Pb-1%In-0.5%Ag阳极的腐蚀速率比铸造的真空扩散焊的Pb-5%Sn阳极都低。高温真空扩散焊制备的Pb-5%Sn阳极具有低析氧过电位、低溶解速率和低铅污染的特点,相对其它阳极更适合用于高速电镀锌中。     

制备温度对改性二氧化铅电极材料析氧电催化性能的影响研究

通过直流阳极氧化复合电沉积法制备一种新型锌电积用β-PbO_2-MnO_2-WC-CeO_2节能催化阳极材料,采用循环伏安法(CV)和交流阻抗(EIS)研究制备温度对阳极材料析氧电催化活性的影响。循环伏安测试结果表明,温度为65℃时制备的阳极材料具有较小的阳极峰电位(Ep=1.705V)和较大的阳极伏安电荷(q*=3.367×10~(-2)C),析氧电催化活性点最多,具有较好的电催化活性。交流阻抗测试结果进一步证实65℃时制备的阳极材料在电解锌溶液中具有更小的容抗弧,表明该电极材料在工业电解锌溶液中发生析氧反应需要克服的能垒小,电极反应速率较快,电催化活性较高。     

含硅钛阳极的制备及其电催化性能研究

为了研究硅组元对RuO2/Ti阳极电催化活性的影响,采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备了不同成分配比的RuO2-SiO2/Ti阳极,通过电极的析氯电位、析氧电位测试以及循环伏安性能测试,研究了所制备涂层的电催化活性.测试结果表明,在涂层阳极中引入Si可以提高涂层阳极的电催化性能,且Si引入的最佳值为0.1,0.3(摩尔分数).Ru-Si涂层阳极电催化性能提高的原因在于Si的引入可以增加涂层的活性表面积.     

铝基Pb-WC-CeO_2脉冲复合镀层阳极材料的电催化性能

目前,电镀锌工业常用的Ca、Co系铅基合金阳极成本高、性能不佳,不能广泛应用,将WC和稀土CeO2掺杂入铅及其合金可望解决上述问题。采用脉冲电镀在铝基体上制备了Pb-WC-CeO2复合镀层用作阳极材料。考察了正向脉冲参数(平均电流密度Jm,占空比r及正向电流时间ton)及镀液温度对复合镀层在模拟锌电解液中用作惰性阳极时的电催化性能,从节能高效角度优选出了脉冲工艺:Jm=0.12 A/cm2,r=20%,ton=200 ms,温度50℃。在此工艺条件下获得了具有较低析氧电位、较好电催化活性的阳极材料。     

铜电积用Pb-Ca-Sn-xRE合金阳极的制备及其性能

为获得机械强度高、电化学性能优良的铜电积阳极材料,采用合金重熔法制备Pb-CaSn-xRE合金。通过金相分析、硬度测试研究了稀土元素对合金组织及力学性能的影响。采用阳极极化、循环伏安曲线和交流阻抗测试研究了Pb-Ca-Sn-xRE合金在硫酸铜溶液下的电化学行为。实验结果表明:添加稀土元素可使合金硬度提高36.67%以上的同时细化合金组织,缩减晶粒尺寸,促使电极的机械强度增加;200A·m~(-2)电流密度作用下的析氧过电位减小,其中添加0.10%RE时η值最小(0.744V),相对降低程度达82mV;发生氧化还原反应时峰强度增大,表观交换电流密度i0提高数个等级,可达到3.071×10~(-6)A·cm~(-2)(0.10%RE),表现出较好的电催化活性。     

非真空热压烧结Pb-Co阳极的电化学性能和微观结构

为制备一种低析氧电位、低腐蚀速率且低成本的Pb基合金阳极,采用非真空热压烧结工艺在温度分别为280,300℃和轴向压力为800 MPa的条件下制备了Pb-1%Co,Pb-2%Co和Pb-3%Co阳极材料,通过Tafel曲线、循环伏安曲线、交流阻抗和扫描电镜(SEM)等分析了这6种阳极材料极化48 h后的电化学性能和微观结构。结果表明:随着Co含量的增大,Pb-Co阳极的析氧电位降低,随烧结温度升高,Pb-Co阳极的析氧电位增大; Co含量相同时烧结温度为280℃制备的Pb-Co阳极比300℃制备的Pb-Co阳极具有较低的析氧过电位和更大的表观交流电流密度,说明烧结温度为280℃时更容易发生阳极反应;当Co含量增大到3%时,Pb-Co阳极极化48 h后表面会发生钝化反应;随着Co含量的增大,阳极极化48 h后的Pb-Co阳极膜晶粒尺寸减小,结构更加致密。     

电积锌用Al/Pb-Ag复合阳极的制备及电化学性能

为了提高电积锌用阳极的性能和寿命,采用电沉积法在铝板表面制备了Al/Pb-0.8％ Ag复合电极,并对其进行了阳极极化.通过阳极极化曲线、Tafel曲线和交流阻抗谱分析了Al/Pb-0.8％Ag复合电极的腐蚀电化学性能;采用扫描电镜分析复合电极形貌,采用能谱仪分析其成分,采用X射线衍射仪分析其相结构.结果表明:Al/Pb-0.8％Ag电极中Ag分布均匀,铝基体和镍过渡层之间以及镍过渡层和铅银合金之间结合紧密;与传统Pb-0.8％Ag电极相比,Al/Pb-0.8％ Ag电极作电解锌阳极具有较高的耐腐蚀性和电催化活性.     

含Pd-PdO纳米涂层钛阳极的电催化活性研究

从提高钛阳极在析氯环境的电催化活性出发,用溶胶-凝胶法制备了纳米级Pd-PdO/Ti涂层钛阳极。采用XRD分析了涂层的成分及相结构,测试不同烧结温度获得的阳极的电极电位和循环伏安曲线。研究结果表明,Pd-PdO/Ti涂层钛阳极具有极高的析氯电催化活性。     

Mn2+对Al/Pb-Ag-Co阳极在锌电积中电催化性能和耐蚀性能的影响

为提高阳极材料的耐蚀性和电催化活性,以铝为基体,在其表面复合电沉积Pb-Ag-Co合金镀层制备Al/Pb-Ag-Co复合阳极。进一步分析了电积锌体系中不同浓度Mn2+对Pb-Ag-Co复合阳极的电化学性能、外观形貌、物相构成的影响,并确定了最佳Mn2+添加量。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、线性扫描伏安(LSV)曲线、循环伏安(CV)曲线及Tafel曲线进行了表征。结果表明:Mn2+掺杂阳极镀层表面形成一层晶粒细小、致密的PbO2-MnO2层,有利于改善阳极的耐腐蚀性能和电催化活性;当Mn2+的浓度为4 g/L时,复合阳极材料具有较低的腐蚀速率和析氧电位。     

Ru-Co-Ce复合氧化物阳极在碱性溶液中析氧性能研究

采用溶胶-凝胶法制备RuO2-Co3O4-CeO2(Ru-Co-Ce)复合氧化物电极,利用SEM、XRD对电极表面形貌及物相结构进行了表征,并通过循环伏安及阳极极化曲线等手段对1.0mol/L KOH溶液中电极的析氧反应(OER)活性及其动力学进行了系统研究。结果表明,稀土CeO2可细化RuO2晶相,提高电极活性表面积,其中40%(摩尔分数)CeO2复合氧化物电极具有最大的伏安电荷86.23mC/cm2,在过电位η=0.60V(Ag/AgCl)时,其反应表观活化能可低至22.76kJ/mol,具有最佳的析氧活性。电极在低过电位及高过电位区域Tafel斜率分别约为40、120mV,电极对OH-的反应级数均为1.0。     

锌电沉积用Al/ Pb-Ag-Sn阳极的电化学性能研究

采用电沉积的方法在铝基体表面制备Pb-0.8%Ag-0.1%Sn复合阳极材料,并应用于电解锌中.研究了电沉积Pb-0.8%Ag-0.1%Sn复合阳极材料和电沉积Pb-0.8%Ag阳极材料及铸造Pb-0.8%Ag阳极材料在Zn SO4-H2SO4体系下极化24 h后的电化学性能,同时利用X射线衍射仪和扫描电镜分别分析三种阳极材料的相组成及观察三种阳极材料的微观形貌.结果显示:电沉积Pb-0.8%Ag-0.1%Sn复合阳极材料电催化性能和耐腐蚀性能比电沉积Pb-0.8%Ag复合阳极材料及铸造Pb-0.8%Ag阳极材料好.X-射线衍射图显示,对应的Pb-0.8%Ag-0.1%Sn阳极表面上β-Pb O2(101)和Pb Ox(1x2)(122)的衍射峰强度最强,说明Pb-0.8%Ag-0.1%Sn阳极表面的导电性优于另外两种阳极.扫描电镜图像显示Pb-0.8%Ag-0.1%Sn复合阳极材料表面形貌更加致密均匀.     

脱合金化制备纳米多孔Ni、NiO阳极材料及其电催化析氧性能

采用快速凝固与脱合金化相结合的方法制备纳米多孔Ni,经热处理氧化获得纳米多孔NiO,运用XRD、SEM、TEM、BET等对纳米多孔Ni、NiO的物相、形貌结构、孔径分布进行表征,并通过循环伏安、稳态极化、电化学阻抗法研究了其作为电极的电催化析氧性能。结果表明,Ni_(15)Al_(85)和Ni_5Al_(95)脱合金化后均获得了纳米多孔Ni,Al含量的增加使得Ni的孔径尺寸与骨架强度减小,Ni_5Al_(95)形成的纳米多孔Ni在10 mA·cm~(-2)电流密度下的析氧过电位比Ni_(15)Al_(85)形成的纳米多孔Ni低95 mV,但随着反应的进行,纳米多孔Ni表面的孔洞开始坍塌和脱落,导致其析氧稳定性降低。NiO继承了Ni的纳米多孔结构,比表面积和骨架强度进一步增大,Ni_5Al_(95)合金获得的纳米多孔NiO在10 mA·cm~(-2)电流密度下的析氧过电位仅为357 mV,相比Ni电极降低了14. 3 mV,室温下析氧反应的表观交换电流密度是Ni电极的1. 2倍,表观活化自由能降低了8. 59 k J·mol~(-1),经1 000圈循环伏安后过电位降低了12 mV(J=100 mA·cm~(-2)),具有优良的电催化析氧性能和良好的稳定性。     

锌电积新型阳极与电积新工艺研究进展

锌电积长期采用Pb-Ag合金为阳极.该阳极存在析氧过电位高、易腐蚀且污染阴极锌等问题,因此人们研究了各类新型阳极与电积新工艺.综述了铅基多元合金阳极、复合电催化铅基阳极和钛基电催化阳极及Zn-NaClO4联合电解和H2扩散阳极电积的研究与应用现状,展望了锌电积新型阳极与电积新工艺的发展方向.     

PbO_2-CeO_2电极的制备及其电化学性能

为解决传统铅银合金存在的铅污染和钛基PbO2(DSA)基体易钝化、使用寿命短等问题,以不锈钢为基体,用稀土Ce改性,制备了PbO2-CeO2电极。分析了PbO2的形成机理,通过析氧曲线、Tafel曲线、EDS能谱及扫描电镜考察了温度、电流密度、稀土Ce等对电极性能的影响及所制备电极的元素分布及表面形貌。结果表明:最佳制备工艺为190 g/L Pb(NO3)2,15 g/L Cu(NO3)2,0.5 g/L NaF,30 g/L CeO2,pH值为2～3,机械搅拌,温度70℃,电流密度10～20 mA/cm2,时间30 min;所制备的镀层平整、均匀,电化学性能优良,镀层中CeO2质量分数约为4%～6%;PbO2-CeO2电极析氧电位1 500 mV左右,节能性能明显优于传统惰性阳极。     

电流密度对制备PbO2-CeO2-ZrO2复合阳极材料的影响

为了制备新型三价铬镀铬阳极材料,采用复合电沉积的方法制备了PbO2-CeO2-ZrO2惰性阳极材料。通过Tafel曲线、析氧极化曲线和循环伏安曲线的测量,并结合扫描电镜和镀层元素含量分析,考察了不同电流密度条件下制备的复合阳极材料的耐蚀性、催化活性和表面形貌。结果表明:施镀电流密度对阳极材料表面形貌及性能影响很大,当电流密度为20mA/cm2时,阳极材料表面均匀、平整、致密,耐腐蚀性好,有最好的催化活性。     

金属掺杂聚吡咯碳化物PPY-M的制备及其氧还原反应电催化活性

在Fe³⁺或Co²⁺存在下进行吡咯的聚合反应, 得到金属离子掺杂的聚吡咯, 并在N₂气氛下700℃碳化, 再将该碳化产物在900℃焙烧得到含有不同金属的复合催化剂PPY-M(M为不同的金属)。采用SEM、XRD等对催化剂的结构进行了表征。通过循环伏安和线性电位扫描等电化学手段, 研究了催化剂对氧还原(ORR)的电催化活性及其稳定性。结果表明, 掺杂金属钴的催化剂的活性最好, 在酸性溶液中ORR的起始电位达到0.54 V(vs SCE),电流密度为7.5 mA/mg@-0.3 V(vs SCE); 在碱性溶液中ORR的起始电位为-0.11 V(vs SCE),电流密度为5.7 mA/mg@-0.8 V。Fe或Co掺杂的聚吡咯碳化物对ORR具有较强的电催化活性, 而且制备过程简单、成本低, 有较重要的研究意义。