资源描述：
《tin基iro2＋ta2o5涂层电催化性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、TiN基IrO2＋Ta2O5涂层电催化性能研究第36卷第2期2007年2月稀有金属材料与工程RAREMETALMATERIALSANDENG1NEER1NGVo1.36,No.2February2007TiN基IrO2+Ta2o5涂层电催化性能研究姜俊峰,徐海波1,2,王廷勇2,王佳,一,许立坤2成光(1.中国海洋大学,山东青岛266003)(2.海洋腐蚀与防护国防科技重点实验室,中国船舶重工集团七二五研究所青岛分部,山东青岛266071)(3.金属腐蚀与防护国家重点实验室,辽宁沈阳110016
2、)摘要:采用热分解法制备了一种以离子镀TiN膜为基体的IrO:+Ta:Os涂层电极,通过极化曲线,循环伏安,电化学阻抗谱等电化学方法并结合扫描电镜,x射线能谱和x射线衍射研究了涂层的析氧电催化活性,并对460"C$~备的涂层进行强化寿命实验.结果表明:涂层呈多孔,多裂纹的显微结构和多层电化学结构;制备温度对涂层表面形貌和电催化活性影响很大;该涂层阳极在保持了高电催化活性的同时,其使用寿命高于传统Ti基阳极,说明TiN作为此类催化电极的载体是可行的.关键词:TiN:IrO2;Ta2O5;电催化;氧
3、化物阳极中图法分类号:TG146.4文献标识码:A文章编号:1002-185X(2007)02—0344—05自从荷兰人Beer成功开发出Ti基RuO2涂层阳极以来[11,已有近40的历史.由于Ti基涂层阳极导电性与金属不相上下,同时具有较高的电化学活性,良好的稳定性,使其在析氧环境中,如电镀,湿法冶金,电解合成,阴极保护等诸多领域中得到广泛应用【.一般认为,IrO2摩尔分数为70%的IrO2+Ta2O5混合氧化物在酸性介质中具有最高的析氧电催化活性和最长的寿命【3.4】.10多年来对析氧用高寿
4、命阳极的研究大多围绕IrO2+Ta2O5混合氧化物体系开展.传统的钛基铱钽混合氧化物涂层阳极电解失效的根本原,是电解液通过多孔性结构渗入基体,Ti基体发生溶解,阳极氧化进而引起界面处涂层发生脱落,导致涂层阳极失效.这种涂层阳极选择Ti作为基体的主要原因是其具有阀型金属的特性,而TiN也表现出类似阀型金属的特点,因此也可以考虑作为此类电催化剂的载体.TiN具有类似金属的导电性【6】,室温电阻率仅为3.34x10n?cm,而Ti的电阻率为5×10曲n?cm,TiN的电导率是Ti的15倍.同时TiN耐
5、酸耐碱,还具有与金属间结合力大的特点.Kaskel等人[7】曾在合成纳米尺寸的TiN的研究中指出,TiN粉体是一种很有前途的催化剂载体.离子镀TiN膜高的致密度可以有效抑制电解液的渗入,加之具有优异的导电性和耐蚀性,因此完全可能成为一种新型的基体材料应用于IrO2+Ta2O涂层阳极上.但到目前为止,TiN用于电催化剂基体的研究极少,有文献报道了纳米金担载于TiN用于低温CO的催化氧化过程[8】.正是由于这方面的研究尚没有引起足够的重视,因此本试验研究了以离子镀TiN膜为基体的IrO2+Ta2O5
6、涂层电极在H2SO4溶液中的电催化性能,以期为开发TiN作为载体的新型电催化剂开辟一条新的发展思路.1实验方法1.1TiN基体制备由于TiN的熔点为2950~C,直接由粉体制备成电极是非常困难的.因此利用离子镀技术将TiN镀于工业纯钛上间接制成TiN基体.Ti(TA2)板经过除油清洗后,在10%草酸溶液中酸洗蚀刻3h,而后放置在蒸馏水中备用.TiN薄膜的制备在MIP282800型电弧离子镀机上进行.采用高纯钛靶,通过改变Ar和N2的相对流量来调节Ar和N2比例,镀膜过程中维持真空室内压力为0.3
7、Pa,弧压20v,弧流60A,基体偏压为_250V,沉积时间为20min,薄膜厚度约1gm.沉积前在一800V偏压下离子轰击溅射清洗5min.1.2涂层制备将试片碱洗脱脂除油,水洗吹干备用.取Ir:Ta的质量之比为7:6的H2IrCl6.6H2O+TaC15溶于一定比例的正丁醇和浓盐酸的混合溶液中,金属离子的总浓收到初稿日期:2005—11-04:收到修改稿日期:2006—01,23作者简介:姜俊峰,男,1971年生,硕士研究生,讲师,中国海洋大学化学化工学院,山东青岛266003,电话:053
8、282031903第2期姜俊峰等:TiN基IrO2+Ta205涂层电催化性能研究?345?度为0.2mol?L～.将配制好的溶液均匀地涂在试片上,于120~C的烘箱中烘干后,置于箱式电炉中在预定的温度下烧结10min,取出空冷.重复涂覆,干燥,烧结6次,最后一次的退火时间为1h.由此得到不同烧结温度的IrO2(mol%)为70%的TiN基IrO2+Ta2Os涂层电极.烧结温度分别为420"C,460~C,500~C,540℃,560℃.1.3电化学测试采用三电极体系,工作电极面积为1cm,辅助电
