溶胶-凝胶法制备海水析氯用阳极及性能研究

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1、大连理工大学硕士学位论文溶胶-凝胶法制备海水析氯用阳极及性能研究姓名：戴丽平申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：彭乔20080609大连理工大学硕士学位论文摘要本文采用溶胶．凝胶法制备了金属氧化物电极，研究了制备溶胶溶液过程中超声波的震动分散时间对电极性能的影响，制备了二元、三元、四元、五元组份的金属氧化物电极。通过对电极性能的分析，找出了综合性能最好的电极涂层配方；探讨了电极失效的机理；研究了电极电解海水的析氯电流效率以及Mn2+阳极沉积对电极析氯性能的影响。由电子探针元素扫描分析可知，溶胶．凝胶法制备的电极表面的元素分布均匀，避免了传统热分解法制备涂层元素分布不均匀及氧化程度不均匀的

2、缺陷。随着超声波震动分散时间的增加，电极的析氯电位降低、析氧电位升高，电极的催化性能得到改善。添加h元素后三元氧化物电极的强化寿命较二元氧化物电极的强化寿命提高了大约15～30倍，电极的析氯电位大幅度降低，电催化性能大幅提高，电极的电流效率可高达93．83％；适量的添加Sn元素，电极的强化寿命较三组元氧化物电极进一步大幅度提高，最高可达12000多分钟，电极的析氯电位有所升高，但析氧电位也相应升高，继续保持了较大的氧氯电位差和电流效率。由扫描电镜对电极失效前后的形貌分析和元素分析可以看出，当在Ru、Ti二元组份涂层中加入与其离子半径相近h、Sn元素，氧化物涂层充分形成固溶体，电极的失效主要是由

3、于在钛基体与涂层之间生成了不导电的Ti02；当加入与其离子半径相差很大的Pd、Zr、Co元素时，由于离子半径不同以及形成的氧化物晶型不同，不能形成固溶体，氧化物之间结合的不牢固，氧化物将快速溶解导致电极失效，此种情况的电极寿命一般都不长。通过在阳极上沉积Mn2+研究发现，电极的析氯性能的降低主要决定于沉积的Mn02与涂层结合的紧密程度，结合的越牢固，析氯性能下降越明显；海水中存在的微量Mn2+直接影响电极的电流效率，Mn2+析出，析氯电流效率降低；Mn“对电极析氯性能以及寿命的影响短时间内不明显，但随着电极运行时间的延长，变得越来越突出；提出了自催化二氧化锰沉积机理，认为二氧化锰阳极沉积导致电

4、极失效是一个自催化恶化的过程。关键词：溶胶一凝胶；电流效率；强化寿命；固溶体溶胶．凝胶法制备海水析氯用阳极及性能研究PreparationofChlorineEvolutionAnodeUsedinSeawaterbySol—gelprocessandStudyhagonTheirElectrochemicalPerformanceAbstractSol-gelprocessisusedtoprepareDSAneeffectofdispersingtimeduringthepreparationoftheS01ontheperformanceoftheanodeisstudied．Thebe

5、stcompositioniSdeterminedbystudyingtheperformanceoftheanodeofdifferentcomposition．nedeactivationmechanism，theC12evolutionefficiencyandtheeffectofMn抖ontheanode’Sperformancearealsodiscussed．Thecompositiondistributionandoxidationaremoreevenfortheanodepreparedbvsol-gelprocessthanthetraditionalthermaldec

6、ompositionprocess．TheC12evolutionpotentialincreases，the02evolutionpotentialdecreasesandthecatalyticperformanceoftheanodeareimprovedwiththedispersingtimeincreasing．TheAcceleratedServiceTest(AST)increasesby15-30times，theC12evolutionpotentialdecreasesalot，thecatalyticperformanceincreasesgreatly，andcurr

7、entefficiencyreachesashighas93．83％byaddingofIrelement．neASTreachesmorethan12000minsbyaddingproperamountofSn，theC12evolutionpotentialand02evolutionpotentialallincreasealittlebutstillkeeprelativelylarge