稀土摻雜改性的鈦基納米二氧化鈦膜電極的制備及其電催化性能研究.pdf

1、本文采用溶膠凝膠法，以純鈦為基底，制備了Ti/nano-TiO2膜電極，通過(guò)對(duì)制備的Ti/nano-TiO2膜電極的循環(huán)伏安、掃描電子顯微鏡(SEM)及X射線(xiàn)衍射(XRD)等圖譜分析，得到制備Ti/nano-TiO2膜電極的最優(yōu)條件為:納米二氧化鈦溶膠的pH值為2～3，乙酰丙酮用量為0.88mL，加水量為1.2mL，分散劑為十二烷基苯磺酸鈉，煅燒溫度為450℃，涂層次數(shù)為7。
　　以稀土鈰和鑭為目標(biāo)摻雜物，通過(guò)溶膠-凝膠法合成Ti

2、/Ce nano-TiO2膜電極和Ti/La nano-TiO2膜電極，并通過(guò)X射線(xiàn)衍射譜(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，X射線(xiàn)能譜(XPS)，循環(huán)伏安曲線(xiàn)(CV)和電化學(xué)阻抗譜(EIS)對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)，形貌及化學(xué)組態(tài)及電催化活性進(jìn)行表征分析。XRD、SEM表明稀土離子的摻雜的膜電極表面納米TiO2晶體構(gòu)發(fā)生畸變，晶粒細(xì)化;XPS表征分析確定了Ce4+、La3+、Ti-O-Ce和Ti-O-La的存在;不同稀土摻雜濃度的CV結(jié)果表明:

3、當(dāng)Ce/Ti=0.003摻雜時(shí)，其電催化還原活性最高，約為T(mén)i/nano-TiO2膜電極的4倍;當(dāng)La/Ti=0.005摻雜時(shí)，其電催化還原活性最高，約為T(mén)i/nano-TiO2膜電極的3倍。EIS表明稀土離子摻雜后的nano-TiO2膜層導(dǎo)電性提高，電極表面阻抗變小。
　　Ti/Ce nano-TiO2膜電極(Ce/Ti=0.003)和Ti/Ce nano-TiO2膜電極(La/Ti=0.005)在馬來(lái)酸硫酸溶液中的還原特性表明

4、:稀土Ce或La摻雜改性的TiO2膜電極電催化還原活性高于Ti/nano-TiO2膜電極，其中Ti/Ce nano-TiO2電極(Ce/Ti=0.003)最高峰電流密度為58mAcm-2，電流效率可以達(dá)到91％，丁二酸產(chǎn)率達(dá)到98％。Ti/La nano-TiO2電極(La/Ti=0.005)最高峰電流密度為54mA·cm-2，電流效率可以達(dá)到87％，丁二酸產(chǎn)率達(dá)到91％，電極催化還原活性略低于Ti/Ce nano-TiO2電極(Ce/