Eu3+掺杂锡锑中间层Ti/PbO2电极的制备及性能研究

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二氧化铅电极具有类似金属的良好导电性,在水溶液体系中具有较好的电催化性能,析氧过电位高,可通过大电流及耐腐蚀性好,在无机化学工业、有机化学工业和环保领域的应用比较广泛。在当代工业大部分采用钛板作为基体的环境下,二氧化铅电极也有自己的难题没有解决,其中最主要的问题就是氧原子容易渗透到钛基体表面形成二氧化钛氧化层,此种氧化层不但导电性差,且密度致密,阻碍了电极对目标物质的催化氧化过程,也就是我们常说的使电极钝化。因此,如何有效改善电极钝化问题是目前的研究热点本文针对二氧化铅电极存在的缺陷,提出在活性层和基体之间添加上一个中间层(金属氧化物)。锡锑中间层由于较好的稳定性作为首选,由于稀土元素具有较好的催化性能。为了研究稀土元素对电极的影响,本文采用热分解法制备了铕掺杂锡锑中间层的钛基二氧化铅电极,并对电极的电化学性能、电极表面涂层形貌、电催化降解性能以及使用寿命进行分析,讨论了热处理温度以及掺杂量对电极的影响,同时讨论了pH值对电极催化性能的影响。1.以钛板为基体,采用电镀法,将钛板作为阳极至于0.5mol Pb(NO3)2和40mmol/L的NaF的混合溶液中,用硝酸调节pH值。以钛板为阴极,在连续的100mA稳定的电流作用下电沉积一段时间后,PbO2在电极表面生成。采用扫描电镜(SEM)对电极的涂层表面形貌进行表征;采用电化学工作站对电极作线性扫描曲线(LSV),研究了电极的电化学性能。以1mo1/L的硫酸为电解液,研究了电极的电化学寿命。实验表明:当pH值为2时,电极的电化学寿命最长,达到了46.4小时,析氧电位达到了1.5V。通过对表层镀液pH值的调节,得到了析氧电位较高,电化学性能较好的电极,但是电极在催化性能和电化学寿命方面还有一定缺陷。2.针对第一步实验存在的问题,本文接下来以钛板为基体,SnCl4和Sb203为原材料,采用热解法制备掺杂铕的中间层,采用扫描电镜(SEM)对电极的涂层表面形貌进行表征;采用电化学工作站对电极作线性扫描曲线(LSV),研究了电极的电化学性能。同时以对硝基苯酚为目标污染物,研究了电极的催化性能,以lmol/L的硫酸为电解液,研究了电极的电化学寿命。实验表明:热处理温度为450℃铕掺杂量为1%的铕掺杂锡锑中间层Ti/PbO2电极的综合性能最好,最高电化学寿命达到了78.6小时,对对硝基苯酚的去除率达到了84.6%,析氧电位较高,达到1.76V。通过添加中间层对电极进行的进一步改进,使电极在电化学性能、催化性能、电化学寿命上都有明显的提高,达到了电极改性的目的。
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