Al基层状复合电极材料界面与性能的研究

发布时间：2020-01-23 01:13

【摘要】：电极是湿法电解冶金和电化学工业的核心主体,是整个电化学体系的“心脏”。目前应用于有色金属提取工业的不溶性电极主要有铅基合金电极和涂层钛电极。钛阳极由于基体材料电阻率大,电极电位高、表面电势分布不均匀等成为进一步提高钛阳极综合性能的主要瓶颈。铅电极由于内阻大,在电解液中易溶解造成环境污染等缺点,限制了其在电极领域的进一步发展。因此,制备节能型环境友好型等新型电极是未来电极发展的主要趋势。本课题属国家基金项目的一个子课题。分别以Al/TiB2和Al/Ti4O7为基体,采用电沉积法电镀氧化铅活性外层,主要研究热轧法,热轧再热压法、等离子喷涂法、等离子喷涂后热轧法制备的Al基层状复合电极的界面结合状态、演变机制与电极综合性能之间的关系。在传统制备镀层工艺的基础上,创新性地在镀层中添加了镧元素,以研究电流密度、电镀时间、元素镧的掺杂量对Al基层状复合电极电极性能的影响为重点。利用扫描电子显微镜、四探针电阻率测试仪、X射线衍射仪、电化学工作站等分析测试手段,对Al/TiB2基体电极材料的界面电阻、界面形貌、表面形貌、物相结构和以及电化学性能进行表征。研究结果表明：(1)等离子喷涂制备的Al/TiB2电极基体界面电阻较小,且界面结合良好,与热轧法,热轧再热压法、等离子喷涂法后热轧法相比,等离子喷涂法工艺下的Al/TiB2基体电极表现出了更好的电化学性能,与传统的钛电极相比其电极电位负移600mv,由此得出采用等离子喷涂法制备的Al/TiB2电极可以起到提高电极催化活性,节能降耗的作用。(2)在Al/Ti4O7/PbO2电极中间层加入15%TiB2,可以有效降低基体界面电阻率,提高电极的导电性,改善Al/Ti4O7/PbO2电极的界面结合,使整个界面结合更加紧密。与Ti/Ti4O7/PbO2电极、Al/Ti4O7/PbO2电极、传统钛电极相比,Al/Ti4O7+15%TiB2/PbO2电极表现出了良好的电化学性能,与铅电极相比,在小电流密度下电解生产效率更高。塔菲尔曲线的测试结果表明加入15%TiB2后可以有效提高Al/Ti4O7/PbO2电极的耐蚀性。(3)在电流密度小于0.035A/cm2时,随着电流密度的增大,镀层表面颗粒变小,整个镀层更加致密；电解液中掺入0.17g/L的镧,可使镀层表面颗粒变小,有效改善镀层的表面形貌；在电镀时间为2h,电流密度为0.035A/cm2,电镀液镧元素含量为0.17g/L工艺参数下制得的Al基层状复合电极电流密度处于持续快速增长的状态。
【图文】：

图２．１封胶待测试样示意图逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｉｃ化化邋ｏｆ邋化Ｓｔ邋ｓａｍｐｌｅ逡逑

逦？封样逦？检测逡逑图２．２试验工艺路线图逡逑Ｆｉｇ邋２．２邋Ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋化ｅ邋ｌ：ｅｓｔ邋ｋｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑（２）试验技术路线总结，如图２．３：逡逑对邋Ａｌ、ＴｉＢ，、ＴｉＡ场＆家逡逑＇邋ｒ逡逑々淀焊＊务各化征ｗ逦＾逡逑对ＡＩ基＆化义合电化法餐检满分於逡逑逦＾逦逡逑，，，，，，，，，，，，，■，１１１，，，，，逡逑，化化＃巧货接逦逦逡逑逦，ｊ逦邋ｔ逦逦；；逦邋＊＊邋工若巧塞邋４＾逡逑＊，＊界巧挣化Ｗ逦—－逦＇？锭房■巧隹逡逑逦￡逦逡逑教餐巧《惠、於度巧分拆Ｖ逡逑＾逦Ｘ逦Ｊ逡逑美毯结沦＾邋逦逡逑图２．３实验技术路线图逡逑Ｆｉｇ邋２．３邋Ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋Ｔｅｃｈ打ｉｃａｌ邋ｒｏｕ化逡逑２．邋３测试方法逡逑２．３．１n，

本文编号：2572124