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在Ti基体与活性氧化物涂层之间引入导电性和耐蚀性好的中间层是提高Ti基氧化物电极稳定性最有效、最具应用前景的方法。本论文中采用阳极氧化法在钛基体上制备了二氧化钛纳米管,研究了制备参数对二氧化钛纳米管的形貌的影响及二氧化钛纳米管的形成机理,在此基础上,采用热分解法制备了氧化铅及锑掺杂的氧化锡涂层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电化学工作站等仪器对制备的电极涂层进行了形貌、结构及性能的检测。通过研究,得到的结论如下:
1.制备的二氧化钛纳米管为表面开口、底部密封的管状阵列,其管口整齐、平滑,为无定型态。随着阳极氧化时间的延长,纳米管管径及管长不断增加;随着阳极氧化电压的增大,纳米管的管径及管长出现递增的趋势,对纳米管壁厚影响不大;纳米管的管径随着电解液温度的升高而增大,管长呈现先增大后降低的趋势;适当的热处理温度使得纳米管管壁变脆,粗糙度增加,但温度过高后,纳米管结构被破环,形成纳米颗粒。
2.二氧化钛纳米管的生成机理如下:首先在钛基体表面生成一层致密的TiO2薄膜,在电流冲击及溶液腐蚀的双重作用下,TiO2表面出现纳米腐蚀坑,沿着垂直于基体的方向,TiO2薄膜表面产生了定向的腐蚀,而 TiO2纳米管的生长过程是基体被氧化与氧化层被腐蚀共同作用的结果。
3.电沉积法制备的氧化铅电极涂层结构为β-PbO2,表面呈苞状,而热分解法制备的氧化铅电极涂层为 Pb3O4,表面呈颗粒状。热分解法制备的 Sb-SnO2电极涂层为四方晶系,不同的掺锑量对电极涂层的表面形貌、析氧电位和强化电解寿命的影响很大,其中掺锑量为7.1%的涂层表面最致密,且对应的析氧电位和强化寿命更高。
4.二氧化钛纳米管中间层的加入使得Sb-SnO2涂层的的表面颗粒更均匀,致密,孔隙变少,对其晶体结构基本无影响,制备的涂层仍为四方晶系的 SnO2。与不加二氧化钛纳米管中间层的涂层电极相比,加入中间层后的电极寿命得到了明显提高,是原来的1.2倍。析氧电位也有了小幅的升高,较原来的1.8V升高了0.1V。