锌电积用高活性Ti/Sn-Sb-RuOx/α-PbO2/β-PbO2电极制备及性能研究

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目前锌电积用阳极为铅银合金阳极,该阳极使用过程中存在析氧过电位高、机械强度低、铅的溶解造成阴极锌品质低等关键技术问题,尤其是电解液中氯、氟离子浓度高时,会与铅合金阳板产生化学反应,形成氯化铅和氟化铅结晶,极大地损害铅合金阳极的使用寿命。为了研制出满足锌电积用高活性、耐腐蚀、长寿命和低成本的节能惰性阳极材料,本文采用热分解和电沉积方法制备出以钛为基体的Ti/Sn-Sb-Ru Ox电极、Ti/Sn-Sb-Ru Ox/α-Pb O2/掺银β-Pb O2复合电极。着重从钛基体酸刻蚀、钌锑摩尔比和煅烧温度对锡锑钌氧化层的影响、掺杂重铬酸钾制备α-Pb O2镀层以及掺杂硝酸银制备β-Pb O2镀层等四个方面对钛基氧化物阳极进行了研究,所得结论如下:(1)随着盐酸浓度的增加,腐蚀钛基体产生的孔数量逐渐增多和孔径逐渐扩大,钛基锡锑钌氧化物电极在20%HC1酸刻蚀条件下具有最佳的电催化活性与寿命,其析氧电位为0.9172V(500A/m2),电荷传递电阻Rt为0.2165Ω·cm2和加速腐蚀寿命为82h。(2)随着钌锑摩尔比的增加,钌氧化物的含量增大,锡锑钌氧化物表面块状结构逐渐变大,裂纹变少变浅;随着煅烧温度的增加,电极表面的裂纹逐渐变深变大;且Ru和Sb活性氧化物的量的比例随Ru的增加而增加。当锡锑钌摩尔比为6:1:2,煅烧温度为500℃时,制备的钛基锡锑钌氧化物电极的析氧电位为0.907V(500A/m2),电荷传递电阻Rt为0.1094Ω·cm2和加速腐蚀寿命为103h。(3)在碱性铅镀液中加入重铬酸钾,可以明显的抑制阴极沉积铅,进而可以使镀液中的铅离子保持稳定,防止溶液自分解红色Pb3O4的产生,提高α-Pb O2沉积速度;当重铬酸钾的添加量为2%时,所制备的Ti/Sn-Sb-Ru Ox/α-Pb O2/β-Pb O2电极的性能最佳,电极的析氧电位为1.5962V(500A/m2),电荷传递电阻Rt为28.81Ω·cm2。(4)在酸性铅镀液中加入硝酸银会使电极表面β-Pb O2晶粒变大,会降低Ti/Sn-Sb-Ru Ox/α-Pb O2/β-Pb O2电极析氧电位;当硝酸银添加量为6g/L时,所制备的Ti/Sn-Sb-Ru Ox/α-Pb O2/β-Pb O2电极的性能最佳,析氧电位为1.5016V(500A/m2),电荷传递电阻Rt为4.219Ω·cm2,电极强化寿命达到249h。
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