制備方法對二氧化鉛電極結(jié)構(gòu)及性能的影響.pdf

1、本文以PbO2電極為研究對象，探討了制備方法對PbO2電極結(jié)構(gòu)、形貌、電化學(xué)性能以及電極穩(wěn)定性和壽命的影響，并以不同方法制備的PbO2電極為陽極，研究了Cr3+電化學(xué)氧化過程的反應(yīng)速率及瞬時電流效率。 (1)分別采用電解法制備了Pb/PbO2電極、用電沉積法制備了Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極、用熱分解法制備了鈦基鉛氧化物膜層，對它們的結(jié)構(gòu)及形貌進行了表征。研究了熱分解法制備的鈦基鉛氧化物膜層及電沉積法制備的鈦基PbO

2、2電極添加中間層前后的形貌和結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：三種不同方法制備的PbO2結(jié)構(gòu)明顯不同。電解法制備的Pb/PbO2電極的表面結(jié)構(gòu)由β-PbO2和僅α-PbO2組成；采用電沉積法制備的Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極其表面結(jié)構(gòu)主要為β-PbO2；而熱分解法制備的鈦基鉛氧化物膜層表面結(jié)構(gòu)主要是Pb3O4，且需經(jīng)陽極氧化方可轉(zhuǎn)為β-Pb02電極。此外，熱分解法制備的鈦基鉛氧化物膜層及電沉積法制備的鈦基PbO2電極添加中間層前后的結(jié)構(gòu)無明顯

3、差異。三種不同方法制備的PbO2電極的表面形貌存在明顯差異，Pb/PbO2電極沒有規(guī)則的結(jié)晶，表面有明顯孔洞，堆積疏松。電沉積法制備的Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極表面呈塊狀堆積，而熱分解法制備的添加錫銻中間層的鈦基鉛氧化物膜層呈棒狀，經(jīng)電解轉(zhuǎn)為β-PbO2，形貌仍為棒狀。 (2)電極活性表面積的大小可反映電極的電催化性能，而電極表面的電化學(xué)活性表面積又可用伏安電荷來表征。在硫酸介質(zhì)中，對不同掃描速度下的循環(huán)伏安曲線積

4、分可得到伏安電荷，根據(jù)伏安電荷與掃描速度的關(guān)系可以計算得到電極的電化學(xué)內(nèi)活性表面積和外活性表面積。實驗結(jié)果表明：電沉積法制備的Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極的電化學(xué)活性表面積最小，熱分解法制備的Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極與Pb/PbO2電極相比，總電化學(xué)活性表面積及內(nèi)活性表面積均較高，外活性表面積則比較小。三種不同方法制備的PbO2電極在硫酸溶液中的伏安特性研究表明：析氧電位由小到大依次為：熱分解法制備的Ti/S

5、nO2+Sb2O3/PbO2電極、電解法制備的Pb/PbO2電極、電沉積法制備的Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極。在相同電位下，陽極氧化過程的電流密度由高到低依次為：熱分解法制備的Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極、電解法制備的：Pb/PbO2電極、電沉積法制備的Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極。在60℃、1.Omol/L H2SO4溶液、電流密度為4.0A/c㎡的實驗條件下，強化電極壽命結(jié)果表明：電沉積法制備的T

6、i/SnO2+Sb2O3/PbO2電極的強化壽命最長為135h，電極電解120h槽電壓變化不大，比較穩(wěn)定；而熱分解法制備Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2電極的壽命僅為25h，電解22h電極比較穩(wěn)定。 (3)分別以不同方法制備的PbO2電極為工作電極，研究了Cr3+的電化學(xué)氧化，測試結(jié)果表明：三種電極的陽極氧化峰電流均隨著硫酸介質(zhì)中Cr3+濃度的增大而略有降低。分別以三種不同方法制備的PbO2電極為陽極，研究了Cr3+電化學(xué)氧化過程的