【摘 要】
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随着新能源领域的不断发展,人们对于铅酸蓄电池的需求量越来越大。但是随之而来的就是铅酸电池回收不当引发的系列问题,因此急需开发一条清洁、高效、有实际可行性的铅回收途径。目前回收铅酸蓄电池的方法主要有传统火法处理和湿法处理两种,但是火法回收率低且会带来环境污染。近年来,湿法处理引起研究者的广泛关注,甲基磺酸由于其优良的性质成为湿法回收铅领域的研究热点。本论文以甲基磺酸铅作为电解液,探究了甲基磺酸铅体系
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随着新能源领域的不断发展,人们对于铅酸蓄电池的需求量越来越大。但是随之而来的就是铅酸电池回收不当引发的系列问题,因此急需开发一条清洁、高效、有实际可行性的铅回收途径。目前回收铅酸蓄电池的方法主要有传统火法处理和湿法处理两种,但是火法回收率低且会带来环境污染。近年来,湿法处理引起研究者的广泛关注,甲基磺酸由于其优良的性质成为湿法回收铅领域的研究热点。本论文以甲基磺酸铅作为电解液,探究了甲基磺酸铅体系中的阳极过程,在此基础上,制备出可以有效降低氧气析出电位的阳极催化剂,从而减少阳极副产物二氧化铅的产生,降低电解铅能耗。本论文的主要研究内容与成果如下:（1）以商业钛基钌铱电极（Ti Ir Ta电极）与商业钛基钌铱电极（Ti Ir Ru电极）为工作电极,探索了其在甲基磺酸铅体系中磷酸用量、Pb2+浓度、甲基磺酸浓度以及温度对于阳极过程的影响。研究结果表明,这些因素对于Ti Ir Ru电极和Ti Ir Ta电极的阳极过程影响规律基本一致:随着磷酸量的加入,Pb O2的析出减少甚至消失;在4g L-1的磷酸浓度下,Pb2+浓度增加不利于氧气析出;当甲基磺酸浓度范围在0.6-1.4 mol L-1时,甲基磺酸浓度增加有利于氧气析出;随着温度升高,析氧能力增强。但是两种电极略有不同,Ti Ir Ru电极随着磷酸的浓度的增加析氧能力不断增强,而Ti Ir Ta电极随着磷酸浓度的增加析氧性能先增强后降低。（2）通过制备Mn-BDC,再进行掺杂Ru最后进行退火氧化处理得到的催化材料MnxOy@Ru O2。研究结果表明,Mn与Ru之间的电子耦合作用使得电子云密度发生偏移,这极大地促进了析氧反应的进行,而且催化剂的结构主要以介孔与大孔为主,有利于氧气的传导。MnxOy@Ru O2在0.5 mol L-1H2SO4中10 m A cm-2电流密度下过电位仅为175 m V,且在甲基磺酸铅体系中进行25 m A cm-2电解只需要过电位375.6 m V。后又对该催化剂的制备条件进行优化,在调节Mn-BDC质量与Ru Cl3质量比为1:1时,氧化温度为450 oC时,催化剂体现较强的析氧能力,从而减少二氧化铅的析出。（3）以Co Mn-MOF-74作为前驱体,进行掺杂Ru和退火氧化得到的催化剂,可以更好地保持MOF晶型结构。制备的催化剂Co Mn-Ru O2具有高的析氧催化活性与更好的稳定性。通过分别以Co-MOF-74,Mn-MOF-74,Co Mn-MOF-74作为前驱体制备催化剂进行比较,发现Co Mn-Ru O2在0.5 mol L-1H2SO4中10 m A cm-2电流密度下过电位仅有258.3 m V,极大的降低了Pb O2的析出。值得一提的是,在硫酸中进行20小时恒电流电解,过电位仅有5.5%的上升,可说明其具有较好的稳定性。
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