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1、第22卷第3期成都大学学报(自然科学版)Vol.22No.32003年9月JournalofChengduUniversity(NaturalScience)Sep.2003文章编号:1004-5422(2003)03-0025-06二氧化铅电极制备方法综述谢天,王斌(四川大学环境科学与环境工程学院,成都610064)摘要:文章综合介绍了国内外对二氧化铅电极制备方法的研究,包括对电沉积机理、基体、底层与中间层、表面层掺杂以及工艺条件等,并提出了二氧化铅电极制备方法的进一步研究方向.关键词:二氧化铅电极;制备方法中图分类号:O646
2、文献标识码:AReviewonPreparationMethodofLeadDioxideElectrodeXIETian,WANGBin(EnvironmentCollegeofSichuanUniversity,Chengdu610064,China)Abstract:Acomprehensivedescriptionofrecentresearchesonthepreparationmeatodofleaddioxideelectrodeincludingitselectrodepositionmechanism,substrate
3、,surfacedopingandtechnicalconditionwaspresented.Finally,furtherresearcheffortswerediscussed.Keywords:Leaddioxideelectrode;Preparationmethod0前言早在1934年二氧化铅电极就作为Pt电极的替代品在过氯酸盐的生产中使用.由于二氧化铅具有析氧过电位高,耐蚀性好,导电性能优异的特征,因而被广泛应用于化工生产、水污染物处理和阴极保护等领域,大量研究从影响二氧化铅电极制备的各因素出发,对其进行了多方面的改进和完善,并
4、发展为以钛基二氧化铅电极(DSA)为代表的新型二氧化铅电极.本文旨在对近年来对二氧化铅电极制备方法的研究及发展趋势进行一个概括总结,以祈对这一领域的研究起到一个抛砖引玉的作用.1沉积机理[1]中子散射和X射线衍射(XRD)研究显示,电化学方式制备的PbO2由于比用化学方法得到的PbO2具有更加均衡的质子分布结构(意味着更好的导电性),因此目前PbO2电极的制备一般采用电化学[2]2+方法直接在基体或中间层上电沉积得到,Velichenko等研究了Pb在HClO4中氧化成PbO2的机理,认为其氧化过程分为两步:首先是氧的形成,以OHads的形式化
5、学吸附在电极表面上;然后这些吸附的粒2+2+子再和Pb作用生成可溶性的中间产物Pb(OH),并最终被氧化成PbO2.电沉积时阴极和阳极反应分别为:阳极反应:收稿日期:2003-02-24作者简介:谢天(1978-),男,四川大学在读硕士研究生,研究方向:水污染控制.26成都大学学报(自然科学版)第22卷2++Pb+2H2OPbO2+4H+2e0=1.46V(1)+2H2OO2+4H+4e0=1.23V(2)阴极反应:2+Pb+2e
6、Pb0=1.26V(3)+2H+2eH20=0.00V(4)2+要使Pb02在阳极上沉积,其电位值必须高于电沉积过程中PbO2与Pb间的平衡电位:2RT+2RT2+=1.46+2.3log[H]-2.3log[Pb](5)FF2基体一个好的基体应该是电的良导体,具有较好的耐腐蚀性和一定的机械强度,选择具有和PbO2相近热[3]膨胀系数与真实表面积大的基体可以降低镀层界面残余应力梯度,增加基体与表层的结合力,故基体的选择在PbO2电极的制作中起着至关重要的作用早期的PbO2电极制备
7、是不使用基体的,直接以铅为阳极氧化而成,这样制得的PbO2电极机械强度差,不适宜工业应用此后有很多材料被用于PbO2电极基体的研究,主要分为导电和不导电基体两种21导电基体[4][5][6]导电基体主要有钛、钽、铂等钛由于其良好的耐腐蚀性和PbO2接近的热膨胀系数,而被广[7][8]泛地用作PbO2电极基体(即所谓DSA类电极)新型的钛基体开始采用网状结构,这样可以降低电2解液流动阻力,提高电流效率,尤其在高电流密度下可以有效防止电极过热,能在100mA/dm下使用,并[9]且其质量仅为旧式电极的1/10左右但由于钛和铂是贵金属,有
8、研究者用不锈钢作为基体,并和钛基进行了比较,表明其层间欧姆降小于Ti/PbO2,且粘附力好,在H2SO4溶液中的析氧电位为1.790V(
