研究生答辯課件

歡迎各位老師和同學(xué)參加我的論文答辯歡迎各位老師和同學(xué)參加我的論文答辯改性RuO2-TiO2氧化物涂層催化劑析氧析氯性能研究

指導(dǎo)老師：魏子棟教授

答辯人：王曉培

專業(yè)：材料物理與化學(xué)

重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

改性RuO2-TiO2氧化物涂層催化劑析氧析氯性能研究目錄研究背景及意義1研究內(nèi)容及方法2鉛摻雜RuO2-TiO2-PbO2析氧催化劑的研究34結(jié)論5RuO2-TiO2/TNTs析氯催化劑的研究目錄研究背景及意義1研究內(nèi)容及方法2鉛摻雜RuO2-TiO1、研究的背景及意義傳統(tǒng)不溶性陽極材料涂層鈦陽極(DimensionallyStableAnode,DSA)貴金屬如鉑金石墨鉛合金陽極二次污染電化學(xué)催化活性低電力消耗量大高電流時耐蝕性差鉑金費(fèi)用太高從節(jié)能、節(jié)約材料、環(huán)保角度出發(fā)，尋找壽命長，電催化性能高，無二次污染的新型陽極1、研究的背景及意義傳統(tǒng)不溶性陽極材料涂層鈦陽極(Dimen氯堿生產(chǎn)電解工業(yè)廢水處理電鍍工業(yè)陰極保護(hù)優(yōu)點(diǎn)尺寸穩(wěn)定性電催化活性好使用壽命長無二次污染應(yīng)用涂層鈦陽極(DimensionallyStableAnode,DSA)存在問題優(yōu)化方案涂層多元化制備中間層納米涂層鈦陽極配方的改進(jìn)工藝的改進(jìn)熱分解溫度涂液濃度溶劑的選擇（正丁醇）涂層制備方法（熱分解法）1、研究的背景及意義涂層剝落涂層存在裂縫活性物質(zhì)溶解氧化物飽和氯堿生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)尺寸穩(wěn)定性應(yīng)用涂層鈦陽極(Dimensional2、研究的主要內(nèi)容2-1研究內(nèi)容①鉛摻雜RuO2-TiO2-PbO2析氧催化劑的研究②RuO2-TiO2/TNTs析氯催化劑的研究2-2測試方法①線性掃描曲線（LSVs）②循環(huán)伏安法曲線（CVs）③掃描電子顯微鏡（SEM）④X-射線衍射（XRD）⑤強(qiáng)化壽命實驗2、研究的主要內(nèi)容2-1研究內(nèi)容鉛摻雜RuO2-TiO2-PbO2析氧催化劑的研究鉛摻雜RuO2-TiO2-PbO2析氧催化劑3-1

引言采用熱分解法，以Ti為基體制備Ti/RuO2-TiO2-PbO2氧化物涂層析氧陽極，分析了不同鉛摻雜量和熱分解溫度對電極析氧性能的影響。RuO2是析氧反應(yīng)最優(yōu)催化劑之一缺點(diǎn)：價格昂貴，電極成本高TiO2起粘結(jié)劑基體與活性涂層的作用，大量TiO2會降低涂層的導(dǎo)電能力PbO2導(dǎo)電性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、成本低，以往研究顯示，RuO2+PbO2電極，在電解水中表現(xiàn)出良好的析氧性能。熱分解法成本低，易于操作氫能是清潔能源，水電解制氫工藝簡單，無污染，可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，但是該法耗電量大。其中陽極過電位高是制約著電解水析氫效率最關(guān)鍵的一步。因此，提高陽極的活性，降低析氧過電位是提高析氫效率的關(guān)鍵。3-1引言采用熱分解法，以Ti為基體制備Ti/RuO2-T3-2實驗方法Ti(OC4H9)4正丁醇溶液0.015mmolRuCl3正丁醇溶液0.01mmol預(yù)處理后Ti片機(jī)械打磨、丙酮乙醇除油30min、10wt%草酸刻蝕1.5h超聲震蕩，混合均勻涂敷紅外燈下烘干馬弗爐中空氣氣氛400oC-500oC下燒10min,取出冷卻至室溫重復(fù)上述過程,直到涂液涂敷完最后一次在相同溫度下退火1h,隨爐冷卻至室溫,得到電極Pb(NO3)3水溶液浸漬1s2次紅外燈下烘干其中Ru:Ti=4:6(摩爾比)，Ru的理論載量為n(Ru)=0.01mmol3-2實驗方法Ti(OC4H9)4正丁醇溶液0.015m3-3-1鈦片預(yù)處理的影響SEM3-3結(jié)果與討論圖3.1草酸蝕刻前后鈦片表面形態(tài)的掃描電鏡照片。(a)蝕刻前,(b)蝕刻后3-3-1鈦片預(yù)處理的影響3-3結(jié)果與討論圖3.1草3-3-2鉛含量對RuO2-TiO2-PbO2催化劑的影響3-3結(jié)果與討論①SEM圖3.2450oC熱分解溫度下，不同鉛含量的SEM圖.RuO2-TiO2(a),RuO2-TiO2-PbO2-1(b),RuO2-TiO2-PbO2-2(c),RuO2-TiO2-PbO2-3(d),RuO2-TiO2-PbO2-4(f).3-3-2鉛含量對RuO2-TiO2-PbO2催化劑的影響3-3結(jié)果與討論②XRD2θ圖3.3450oC熱分解溫度下，不同鉛含量RuO2-TiO2-PbO2催化劑的XRD圖3-3結(jié)果與討論②XRD2θ圖3.3450oC熱分解3-3結(jié)果與討論③電化學(xué)性能表征圖3.5不同鉛含量RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39MNaNO3溶液中CVs曲線,掃描速率:20mVs-1(B圖)及雙電層積分電量Q變化圖(C圖)圖3.4不同鉛含量RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39M

NaNO3溶液中的LSVs曲線,掃描速率:2mv/s(A圖)ABC3-3結(jié)果與討論③電化學(xué)性能表征圖3.5不同鉛含量RuO3-3-3熱分解溫度對催化劑性能的影響3-3結(jié)果與討論①SEM圖3.6不同熱分解溫度下制得的RuO2-TiO2-PbO2催化劑的SEM圖,其中(a)400oC,(b)450oC,(c)500oC②XRD2θ圖3.7不同熱分解溫度下制得的RuO2-TiO2-PbO2催化劑的XRD圖，其中(a)400oC、(b)450oC、(c)500oC3-3-3熱分解溫度對催化劑性能的影響3-3結(jié)果與討論①③電化學(xué)性能表征3-3結(jié)果與討論圖3.8不同熱分解溫度制備的RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39M

NaNO3溶液中的LSVs曲線,掃描速率:2mv/s(A)；圖3.9不同鉛含量RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39MNaNO3溶液中CVs曲線,掃描速率:20mVs-1

(B)及雙電層積分電量Q變化圖(C)ABC③電化學(xué)性能表征3-3結(jié)果與討論圖3.8不同熱分解溫度實驗的缺陷及優(yōu)化方案3-3結(jié)果與討論

以上實驗研究顯示，PbO2的引入可以提高釕鈦電極的析氧催化活性，但是當(dāng)大量鉛存在時，電極的固溶體結(jié)構(gòu)減少甚至消失；電極表面出現(xiàn)大量的龜裂紋，為電解液的滲透和氧氣進(jìn)入電極內(nèi)部提供了方便，使得活性涂層脫落或基體鈍化，導(dǎo)致DSA陽極活性降低。

為了進(jìn)一步改善涂層陽極的析氧催化性能，提高電極的活性，本章進(jìn)一步研究了Pb(NO3)3浸漬液溶度，對電極形貌及析氧性能的影響。實驗的缺陷及優(yōu)化方案3-3結(jié)果與討論以上實驗研究顯示3-3-4硝酸鉛浸漬液濃度對催化劑性能的影響3-3結(jié)果與討論圖3.10不同濃度Pb(NO3)3浸漬液制得的RuO2-TiO2-PbO2催化劑的SEM圖，其中（a）0mol,（b）0.01mol/l,（c）0.02mol/l,（d）0.03mol/l.①SEM3-3-4硝酸鉛浸漬液濃度對催化劑性能的影響3-3結(jié)果與3-3結(jié)果與討論②XRD2θ圖3.11不同濃度Pb(NO3)3浸漬液制得的RuO2-TiO2-PbO2催化劑的XRD圖.（a）0mol/l,（b）0.01mol/l,（c）0.02mol/l,（d）0.03mol/l3-3結(jié)果與討論②XRD2θ圖3.11不同濃度Pb(N3-3結(jié)果與討論③電化學(xué)性能表征圖3.12不同濃度Pb(NO3)3浸漬液制得的RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39M

NaNO3溶液中的LSVs曲線,掃描速率:2mv/s(A圖)圖3.13不同濃度Pb(NO3)3浸漬液制得的RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39MNaNO3溶液中CVs曲線,掃描速率:20mVs-1(B圖)及雙電層積分電量Q變化圖(C圖)ACB3-3結(jié)果與討論③電化學(xué)性能表征圖3.12不同濃度Pb(采用熱分解法制備了鉛摻雜的RuO2-TiO2-PbO2氧化物涂層析氧陽極，并對其表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)及催化活性進(jìn)行研究，結(jié)果表明：（1）PbO2的引入對電極形貌和催化性能影響較大。當(dāng)鉛的摻雜量較少時，電極表面團(tuán)聚現(xiàn)象減少，并出現(xiàn)大量多孔結(jié)構(gòu)，使得電極活性表面積增加，促進(jìn)催化活性提升；當(dāng)鉛摻雜量較多時，電極表面出現(xiàn)“干泥狀”裂紋，電解液及氧氣通過裂縫很容易滲透到電極內(nèi)部，使得活性涂層溶解或基體形成TiO2鈍化膜，造成涂層與基體間的電阻增大，加快電極失活。（2）熱分解溫度也會影響涂層氧化物的組成和催化性能。實驗結(jié)果顯示，煅燒溫度為450oC時催化劑表現(xiàn)出最好的催化性能。3-4本章小結(jié)采用熱分解法制備了鉛摻雜的RuO2-RuO2-TiO2/TNTs電極析氯催化劑的研究RuO2-TiO2/TNTs電極析氯催化劑TiO2納米管陣列的優(yōu)點(diǎn)：①由于具有有序結(jié)構(gòu)，且垂直與電極表面，這樣最大限度的減少電荷在電極材料中的傳輸途徑。

②TiO2納米管陣列具有大的比表面積和很強(qiáng)的吸附能力。本章采用陽極氧化法直接在鈦基體上生長出TiO2納米管陣列，然后在TiO2納米管陣列中填裝RuO2和TiO2，制備出高催化活性的析氯陽極。4-1引言圖4.1MxOy-TiO2/Ti催化劑制備示意圖TiO2納米管陣列的優(yōu)點(diǎn)：4-1引言圖4.1MxOy-T4-2-1TiO2納米管的制備①鈦片預(yù)處理：砂紙打磨、丙酮超聲除油、化學(xué)拋光、去離子水沖洗②TiO2納米管的制備：電解液：0.5wt%

HF；電解槽溫度：25oC±2oC；陽極：處理后的鈦片；陰極：大面積碳紙；工作電壓：20V；工作時間：30min③晶化：陽極氧化結(jié)束后，將具有納米多孔TiO2/Ti放入馬弗爐中，475oC保溫2h，隨后隨爐冷卻。圖4.2TiO2納米管陣列的SEM圖4-2實驗方法4-2-1TiO2納米管的制備圖4.2TiO2納米管陣列Ti(OC4H9)4正丁醇溶液0.075mol/LRuCl3正丁醇溶液0.05mol/L預(yù)處理后基體草酸刻蝕的Ti片或陽極氧化法制備的TNTs超聲震蕩，混合均勻涂敷紅外燈下烘干馬弗爐中空氣氣氛450oC、500oC下燒10min，取出冷卻至室溫重復(fù)上述過程，涂敷3次最后一次在相同溫度下退火2h，隨爐冷卻至室溫，得到所需電極其中Ru:Ti=4:6(摩爾比)，Ru的理論載量為n(Ru)=1.5*10-6mol4-2-2RuO2-TiO2/TNTs和RuO2-TiO2/Ti涂層的制備4-2實驗方法Ti(OC4H9)4正丁醇溶液0.075mol/LRuCl4-3結(jié)果與討論①SEMababc圖4.3RuO2-TiO2/Ti-450oC(a)，RuO2-TiO2/TNTs-450oC(b)，RuO2-TiO2/TNTs-500oC(c)電極的SEM圖4-3結(jié)果與討論①SEMababc圖4.3RuO2-T4-3結(jié)果與討論②電化學(xué)性能表征（A）（B）圖4.4陽極催化劑在電解液中的LSVs曲線,掃描速率:5mv/s.(A)5.39M飽和NaCl溶液,(B)5.39MNaNO3

溶液.4-3結(jié)果與討論②電化學(xué)性能表征（A）（B）圖4.4陽4-3結(jié)果與討論電壓煅燒溫度電極CER+OEROERCER/%1.15V

450oC

RuO2-TiO2/Ti0.008645.945E-599.31%RuO2-TiO2/TNTs0.009799.980E-598.98%500oC0.017381.94E-498.89%1.25V

450oC

RuO2-TiO2/Ti0.061162.660E-499.57%RuO2-TiO2/TNTs0.068114.338E-499.36%500oC0.092887.503E-499.19%1.35V450oC

RuO2-TiO2/Ti0.12259.011E-499.26%RuO2-TiO2/TNTs0.13330.0013898.96%500oC0.17860.0021798.78%表4.1陽極析氯電流效率4-3結(jié)果與討論電壓煅燒溫度電極CER+OEROERC③穩(wěn)定性測試4-3結(jié)果與討論強(qiáng)化壽命實驗是采用高電流，在高濃度硫酸溶液中測試電極從開始電解到涂層鈍化，失去活性，析氧電位升高，槽電壓升高的全部電解時間。

放氧壽命長，表示涂層抗氧能力強(qiáng)。

實驗條件：電解液：1mol/LH2SO4溶液；電流密度：2A/cm2；電解溫度：T=40oC；陰極：碳紙2×2cm2。

圖4.5陽極槽電壓隨電解時間的變化曲線③穩(wěn)定性測試4-3結(jié)果與討論強(qiáng)化壽命實驗是采用高電流本章采用熱分解法制備了以TiO2納米管陣列為載體的RuO2-TiO2/TNTs氧化物涂層析氯陽極，研究了電極的析氯析氧催化活性，得出以下主要結(jié)論：（1）與RuO2-TiO2/Ti催化劑相比，RuO2-TiO2/TNTs催化劑增加了電極的電化學(xué)表面積，從而提高了電極電催化活性。（2）熱分解溫度會影響電極的催化活性和穩(wěn)定性。當(dāng)熱分解溫度為500oC時，高于TiO2納米管的成型溫度，由于RuO2、TiO2與TNTs管壁中的TiO2進(jìn)行結(jié)構(gòu)重整，形成固溶體結(jié)構(gòu)，一方面增加了催化劑的催化活性；另一方面由于增加了基體與活性涂層的結(jié)合力，使得催化劑的穩(wěn)定性增強(qiáng)。4-4本章小結(jié)本章采用熱分解法制備了以TiO2納米管陣列為載體的RuO5結(jié)論5-1鉛摻雜RuO2-TiO2-PbO2氧化物涂層陽極析氧催化劑對RuO2-TiO2-PbO2氧化物涂層析氧陽極研究結(jié)果顯示：①PbO2的引入對電極性能具有較大影響。當(dāng)鉛的摻雜量較少時，電極表面形成的多孔結(jié)構(gòu)可以增加電極的真實表面積，促進(jìn)電極催化活性提升；當(dāng)鉛摻雜量較多時，電極表面出現(xiàn)“干泥狀”裂紋，電解液及氧氣通過裂縫很容易滲透到電極內(nèi)部，使得活性涂層溶解或基體形成TiO2鈍化膜，造成涂層與基體間的電阻增大，加快電極失活。②熱分解溫度也會影響涂層氧化物的組成和催化性能。煅燒溫度為450oC時是制備催化劑的最好溫度。5-2RuO2-TiO2/TNTs氧化物涂層陽極析氯催化劑本章采用熱分解法制備了RuO2-TiO2/TNTs氧化物涂層析氯陽極，研究了電極的析氯析氧催化活性，結(jié)果表明：①與RuO2-TiO2/Ti催化劑相比，RuO2-TiO2/TNTs催化劑具有更好的電催化活性。②熱分解溫度會影響電極的催化活性和穩(wěn)定性。當(dāng)熱分解溫度為500oC時，高于TiO2納米管的成型溫度，由于RuO2、TiO2與TNTs管壁中的TiO2進(jìn)行結(jié)構(gòu)重整，形成固溶體結(jié)構(gòu)，一方面增加了電極催化活性；另一方面增加了催化劑的穩(wěn)定性。5結(jié)論5-1鉛摻雜RuO2-TiO2-PbO2氧化物涂層致謝

感謝我的導(dǎo)師魏子棟教授，感謝魏老師對我學(xué)習(xí)和生活上無私的幫助，使我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理！感謝各位答辯老師，謝謝老師的批評和指正！致謝感謝我的導(dǎo)師魏子棟教授，感謝魏老師歡迎各位老師和同學(xué)參加我的論文答辯歡迎各位老師和同學(xué)參加我的論文答辯改性RuO2-TiO2氧化物涂層催化劑析氧析氯性能研究

指導(dǎo)老師：魏子棟教授

答辯人：王曉培

專業(yè)：材料物理與化學(xué)

重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

改性RuO2-TiO2氧化物涂層催化劑析氧析氯性能研究目錄研究背景及意義1研究內(nèi)容及方法2鉛摻雜RuO2-TiO2-PbO2析氧催化劑的研究34結(jié)論5RuO2-TiO2/TNTs析氯催化劑的研究目錄研究背景及意義1研究內(nèi)容及方法2鉛摻雜RuO2-TiO1、研究的背景及意義傳統(tǒng)不溶性陽極材料涂層鈦陽極(DimensionallyStableAnode,DSA)貴金屬如鉑金石墨鉛合金陽極二次污染電化學(xué)催化活性低電力消耗量大高電流時耐蝕性差鉑金費(fèi)用太高從節(jié)能、節(jié)約材料、環(huán)保角度出發(fā)，尋找壽命長，電催化性能高，無二次污染的新型陽極1、研究的背景及意義傳統(tǒng)不溶性陽極材料涂層鈦陽極(Dimen氯堿生產(chǎn)電解工業(yè)廢水處理電鍍工業(yè)陰極保護(hù)優(yōu)點(diǎn)尺寸穩(wěn)定性電催化活性好使用壽命長無二次污染應(yīng)用涂層鈦陽極(DimensionallyStableAnode,DSA)存在問題優(yōu)化方案涂層多元化制備中間層納米涂層鈦陽極配方的改進(jìn)工藝的改進(jìn)熱分解溫度涂液濃度溶劑的選擇（正丁醇）涂層制備方法（熱分解法）1、研究的背景及意義涂層剝落涂層存在裂縫活性物質(zhì)溶解氧化物飽和氯堿生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)尺寸穩(wěn)定性應(yīng)用涂層鈦陽極(Dimensional2、研究的主要內(nèi)容2-1研究內(nèi)容①鉛摻雜RuO2-TiO2-PbO2析氧催化劑的研究②RuO2-TiO2/TNTs析氯催化劑的研究2-2測試方法①線性掃描曲線（LSVs）②循環(huán)伏安法曲線（CVs）③掃描電子顯微鏡（SEM）④X-射線衍射（XRD）⑤強(qiáng)化壽命實驗2、研究的主要內(nèi)容2-1研究內(nèi)容鉛摻雜RuO2-TiO2-PbO2析氧催化劑的研究鉛摻雜RuO2-TiO2-PbO2析氧催化劑3-1

引言采用熱分解法，以Ti為基體制備Ti/RuO2-TiO2-PbO2氧化物涂層析氧陽極，分析了不同鉛摻雜量和熱分解溫度對電極析氧性能的影響。RuO2是析氧反應(yīng)最優(yōu)催化劑之一缺點(diǎn)：價格昂貴，電極成本高TiO2起粘結(jié)劑基體與活性涂層的作用，大量TiO2會降低涂層的導(dǎo)電能力PbO2導(dǎo)電性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、成本低，以往研究顯示，RuO2+PbO2電極，在電解水中表現(xiàn)出良好的析氧性能。熱分解法成本低，易于操作氫能是清潔能源，水電解制氫工藝簡單，無污染，可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，但是該法耗電量大。其中陽極過電位高是制約著電解水析氫效率最關(guān)鍵的一步。因此，提高陽極的活性，降低析氧過電位是提高析氫效率的關(guān)鍵。3-1引言采用熱分解法，以Ti為基體制備Ti/RuO2-T3-2實驗方法Ti(OC4H9)4正丁醇溶液0.015mmolRuCl3正丁醇溶液0.01mmol預(yù)處理后Ti片機(jī)械打磨、丙酮乙醇除油30min、10wt%草酸刻蝕1.5h超聲震蕩，混合均勻涂敷紅外燈下烘干馬弗爐中空氣氣氛400oC-500oC下燒10min,取出冷卻至室溫重復(fù)上述過程,直到涂液涂敷完最后一次在相同溫度下退火1h,隨爐冷卻至室溫,得到電極Pb(NO3)3水溶液浸漬1s2次紅外燈下烘干其中Ru:Ti=4:6(摩爾比)，Ru的理論載量為n(Ru)=0.01mmol3-2實驗方法Ti(OC4H9)4正丁醇溶液0.015m3-3-1鈦片預(yù)處理的影響SEM3-3結(jié)果與討論圖3.1草酸蝕刻前后鈦片表面形態(tài)的掃描電鏡照片。(a)蝕刻前,(b)蝕刻后3-3-1鈦片預(yù)處理的影響3-3結(jié)果與討論圖3.1草3-3-2鉛含量對RuO2-TiO2-PbO2催化劑的影響3-3結(jié)果與討論①SEM圖3.2450oC熱分解溫度下，不同鉛含量的SEM圖.RuO2-TiO2(a),RuO2-TiO2-PbO2-1(b),RuO2-TiO2-PbO2-2(c),RuO2-TiO2-PbO2-3(d),RuO2-TiO2-PbO2-4(f).3-3-2鉛含量對RuO2-TiO2-PbO2催化劑的影響3-3結(jié)果與討論②XRD2θ圖3.3450oC熱分解溫度下，不同鉛含量RuO2-TiO2-PbO2催化劑的XRD圖3-3結(jié)果與討論②XRD2θ圖3.3450oC熱分解3-3結(jié)果與討論③電化學(xué)性能表征圖3.5不同鉛含量RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39MNaNO3溶液中CVs曲線,掃描速率:20mVs-1(B圖)及雙電層積分電量Q變化圖(C圖)圖3.4不同鉛含量RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39M

NaNO3溶液中的LSVs曲線,掃描速率:2mv/s(A圖)ABC3-3結(jié)果與討論③電化學(xué)性能表征圖3.5不同鉛含量RuO3-3-3熱分解溫度對催化劑性能的影響3-3結(jié)果與討論①SEM圖3.6不同熱分解溫度下制得的RuO2-TiO2-PbO2催化劑的SEM圖,其中(a)400oC,(b)450oC,(c)500oC②XRD2θ圖3.7不同熱分解溫度下制得的RuO2-TiO2-PbO2催化劑的XRD圖，其中(a)400oC、(b)450oC、(c)500oC3-3-3熱分解溫度對催化劑性能的影響3-3結(jié)果與討論①③電化學(xué)性能表征3-3結(jié)果與討論圖3.8不同熱分解溫度制備的RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39M

NaNO3溶液中的LSVs曲線,掃描速率:2mv/s(A)；圖3.9不同鉛含量RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39MNaNO3溶液中CVs曲線,掃描速率:20mVs-1

(B)及雙電層積分電量Q變化圖(C)ABC③電化學(xué)性能表征3-3結(jié)果與討論圖3.8不同熱分解溫度實驗的缺陷及優(yōu)化方案3-3結(jié)果與討論

以上實驗研究顯示，PbO2的引入可以提高釕鈦電極的析氧催化活性，但是當(dāng)大量鉛存在時，電極的固溶體結(jié)構(gòu)減少甚至消失；電極表面出現(xiàn)大量的龜裂紋，為電解液的滲透和氧氣進(jìn)入電極內(nèi)部提供了方便，使得活性涂層脫落或基體鈍化，導(dǎo)致DSA陽極活性降低。

為了進(jìn)一步改善涂層陽極的析氧催化性能，提高電極的活性，本章進(jìn)一步研究了Pb(NO3)3浸漬液溶度，對電極形貌及析氧性能的影響。實驗的缺陷及優(yōu)化方案3-3結(jié)果與討論以上實驗研究顯示3-3-4硝酸鉛浸漬液濃度對催化劑性能的影響3-3結(jié)果與討論圖3.10不同濃度Pb(NO3)3浸漬液制得的RuO2-TiO2-PbO2催化劑的SEM圖，其中（a）0mol,（b）0.01mol/l,（c）0.02mol/l,（d）0.03mol/l.①SEM3-3-4硝酸鉛浸漬液濃度對催化劑性能的影響3-3結(jié)果與3-3結(jié)果與討論②XRD2θ圖3.11不同濃度Pb(NO3)3浸漬液制得的RuO2-TiO2-PbO2催化劑的XRD圖.（a）0mol/l,（b）0.01mol/l,（c）0.02mol/l,（d）0.03mol/l3-3結(jié)果與討論②XRD2θ圖3.11不同濃度Pb(N3-3結(jié)果與討論③電化學(xué)性能表征圖3.12不同濃度Pb(NO3)3浸漬液制得的RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39M

NaNO3溶液中的LSVs曲線,掃描速率:2mv/s(A圖)圖3.13不同濃度Pb(NO3)3浸漬液制得的RuO2-TiO2-PbO2電極在5.39MNaNO3溶液中CVs曲線,掃描速率:20mVs-1(B圖)及雙電層積分電量Q變化圖(C圖)ACB3-3結(jié)果與討論③電化學(xué)性能表征圖3.12不同濃度Pb(采用熱分解法制備了鉛摻雜的RuO2-TiO2-PbO2氧化物涂層析氧陽極，并對其表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)及催化活性進(jìn)行研究，結(jié)果表明：（1）PbO2的引入對電極形貌和催化性能影響較大。當(dāng)鉛的摻雜量較少時，電極表面團(tuán)聚現(xiàn)象減少，并出現(xiàn)大量多孔結(jié)構(gòu)，使得電極活性表面積增加，促進(jìn)催化活性提升；當(dāng)鉛摻雜量較多時，電極表面出現(xiàn)“干泥狀”裂紋，電解液及氧氣通過裂縫很容易滲透到電極內(nèi)部，使得活性涂層溶解或基體形成TiO2鈍化膜，造成涂層與基體間的電阻增大，加快電極失活。（2）熱分解溫度也會影響涂層氧化物的組成和催化性能。實驗結(jié)果顯示，煅燒溫度為450oC時催化劑表現(xiàn)出最好的催化性能。3-4本章小結(jié)采用熱分解法制備了鉛摻雜的RuO2-RuO2-TiO2/TNTs電極析氯催化劑的研究RuO2-TiO2/TNTs電極析氯催化劑TiO2納米管陣列的優(yōu)點(diǎn)：①由于具有有序結(jié)構(gòu)，且垂直與電極表面，這樣最大限度的減少電荷在電極材料中的傳輸途徑。

②TiO2納米管陣列具有大的比表面積和很強(qiáng)的吸附能力。本章采用陽極氧化法直接在鈦基體上生長出TiO2納米管陣列，然后在TiO2納米管陣列中填裝RuO2和TiO2，制備出高催化活性的析氯陽極。4-1引言圖4.1MxOy-TiO2/Ti催化劑制備示意圖TiO2納米管陣列的優(yōu)點(diǎn)：4-1引言圖4.1MxOy-T4-2-1TiO2納米管的制備①鈦片預(yù)處理：砂紙打磨、丙酮超聲除油、化學(xué)拋光、去離子水沖洗②TiO2納米管的制備：電解液：0.5wt%

HF；電解槽溫度：25oC±2oC；陽極：處理后的鈦片；陰極：大面積碳紙；工作電壓：20V；工作時間：30min③晶化：陽極氧化結(jié)束后，將具有納米多孔TiO2/Ti放入馬弗爐中，475oC保溫2h，隨后隨爐冷卻。圖4.2TiO2納米管陣列的SEM圖4-2實驗方法4-2-1TiO2納米管的制備圖4.2TiO2納米管陣列Ti(OC4H9)4正丁醇溶液0.075mol/LRuCl3正丁醇溶液0.05mol/L預(yù)處理后基體草酸刻蝕的Ti片或陽極氧化法制備的TNTs超聲震蕩，混合均勻涂敷紅外燈下烘干馬弗爐中空氣氣氛450oC、500oC下燒10min，取出冷卻至室溫重復(fù)上述過程，涂敷3次最后一次在相同溫度下退火2h，隨爐冷卻至室溫，得到所需電極其中Ru:Ti=4:6(摩爾比)，Ru的理論載量為n(Ru)=1.5*10-6mol4-2-2RuO2-TiO2/TNTs和RuO2-TiO2/Ti涂層的制備4-2實驗方法Ti(OC4H9)4正丁醇溶液0.075mol/LRuCl4-3結(jié)果與討論①SEMababc圖4.3RuO2-TiO2/Ti-450oC(a)，RuO2-TiO2/TNTs-450oC(b)，RuO2-TiO2/TNTs-500oC(c)電極的SEM圖4-3結(jié)果與討論①SEMababc圖4.3RuO2-T4-3結(jié)果與討論②電化學(xué)性能表征（A）（B）圖4.4陽極催化劑在電解液中的LSVs曲線,掃描速率:5mv/s.(A)5.39M飽和NaCl溶液,(B)5.39MNaNO3

溶液.4-3結(jié)果與討論②電化學(xué)性能表征（A）（B）圖4.4陽4-3結(jié)果與討論電壓煅燒溫度電極CER+OEROERCER/%1.15V

450oC

RuO2-TiO2/Ti0.008645.945E-599.31%RuO2-TiO2/TNTs0.009799.980E-598.98%500oC0.017381.94E-498.89%1.25V

450oC

RuO2-TiO2/Ti0.061162.660E-499.57%RuO2-TiO2/TNTs0.068114.338E-499.36%500oC0.092887.503E-499.19%1.35V450oC

RuO2-TiO2/Ti0.12259.011E-499.26%RuO2-Ti