稀土铈掺杂钛基铱锰氧化物阳极的制备与性能研究
发布时间：2021-11-12 16:29
随着有色金属冶炼及加工企业快速发展,重金属废水的排放和污染问题越来越严重。电沉积法作为一种绿色环保工艺可以用来回收重金属废水中的重金属离子。在电沉积工艺中,阳极处于“核心”地位,它的电催化活性和稳定性等各项性能会直接影响电积过程中的电流效率、能耗和产品的质量等方面。论文以Ti为基体,采用溶胶凝胶法制备了含有稀土元素Ce的Ti/IrO2+MnO2+CeO2复合阳极。利用扫描电镜、析氧极化曲线、循环伏安曲线、交流阻抗图和加速寿命实验研究了阳极的表面形貌、析氧电催化活性和稳定性等特性,其次探讨了活性组分配比、煅烧温度和涂层负载量对阳极各项性能的影响规律,找出最佳的制备参数。最后通过电解实验室模拟的重金属废水NiSO4溶液来对比研究自制阳极与传统阳极在槽电压、电流效率、能耗等方面的影响效果。研究表明:不同Ce含量的阳极表面形貌有着明显的不同,未掺杂Ce的Ti/IrO2+MnO2电极表面很不均匀,有凹凸感且有孔洞,掺杂Ce后的Ti/IrO2+M...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
阳极的制备流程图
兰州交通大学工程硕士学位论文观结构模型法和溶胶凝胶法等制备阳极时，钛基体会由于在高温中煅2。以 Ti/IrO2+MnO2+CeO2阳极为例，该电极的外表面是 Ir，在外表面活性层与钛基体之间除了有一层 TiO2外，还会存2+CeO2的固溶体。对此，可以得出以下的阳极结构模型（
可以得出以下的阳极结构模型（如图 2.2）：图 2.2 IrO2+MnO2+CeO2阳极的结构模型示意图2.3 电极性能测试2.3.1 扫描电镜分析采用扫描电镜是观察样品的表面形貌最为直接有效的测试方法，它可以用来初步判断电极的稳定性和电催化性能。采用德国蔡司公司的 ZeissUltra Plus 型场发射电子扫描电镜（ESEM）观察分析涂层的表面形貌。2.3.2 析氧极化曲线测试当电流通过整个体系时，把电流密度和电极电位用图像进行描述就可以构成极化曲线[47]。极化曲线分为两个阶段，第一阶段的析氧反应不明显，为弱极化区；第二阶段由于达到了析氧电位，有明显的氧气产生，为强极化区。所谓的析氧电位就是析氧极化曲线拐角处的电位，可通过对曲线的第一第二阶段做切线得出析氧电位，两切线交点的横坐标即为该测试条件下电极的析氧电位，如图 2.3 所示。析氧极化曲线的极化电位可以用来间接地反应涂层阳极的催化活性（当涂层的极化电位降低 100mV，催化性能够提高 10 倍）。在电流密度相同的条件下，电极电位的负移量越多，说明该电极电子转移量越多，转移速度越快，因而它的电催化活性也越高[48]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化锰电极材料开发及应用的进展[J]. 卢宇轩,唐长斌,牛浩,薛娟琴. 电镀与涂饰. 2018(23)
[2]二氧化锰基超级电容器的研究进展[J]. 黄文欣,李军,徐云鹤. 材料导报. 2018(15)
[3]La掺杂钛基氧化物电极降解水中2,4-二氯酚的研究[J]. 陈阳雯,刘蕊,姚洁,袁兴程. 环境科学与技术. 2018(01)
[4]钛基体晶粒细化对阳极氧化TiO2纳米管阵列层的影响[J]. 胡楠,傅劲裕. 集成技术. 2018(01)
[5]有色金属电积用钛基氧化物涂层阳极的研究进展[J]. 肖涵松,马万森,陈步明,黄惠,郭忠诚,徐瑞东,金炳界. 材料保护. 2017(12)
[6]钛基氧化物涂层阳极的修复[J]. 徐海清,胡耀红,曾繁波,焦新贺,钟洪胜,罗慧梅,赵国鹏. 电镀与涂饰. 2017(16)
[7]Pr-PVP掺杂Ti/PbO2电极制备及其在有机物降解中的应用[J]. 徐迈,王凤武,梁铣,魏亦军,方文彦,朱传高,胡云虎. 电化学. 2017(03)
[8]离子膜电解法电沉积回收硫酸镍体系中金属镍的实验研究[J]. 李韬,王三反,周键. 材料导报. 2016(S2)
[9]钛基氧化物涂层电极应用于化工废水深度处理中的实验研究[J]. 蒋梦琪. 辽宁化工. 2016(06)
[10]钛基金属氧化物电极的制备方法及性能表征[J]. 叶泽鹏,杨富国,蔡河山,周锡武. 广东化工. 2016(01)
博士论文
[1]膜法电积用钛基铱锰氧化物复合阳极的研究[D]. 周键.兰州交通大学 2017
[2]钌镧基氧化物涂层电极材料的研究[D]. 龙萍.哈尔滨工程大学 2012
[3]含Sb-SnO2中间层的钛基金属氧化物电极的结构与性能研究[D]. 王雅琼.南京理工大学 2009
硕士论文
[1]改性二氧化铅电极的制备及其在水处理中的应用[D]. 宋亚宁.东北师范大学 2017
[2]中间层引入及氧化钕稀土添加对钛基PbO2涂层电极性能的影响[D]. 郑超.西安建筑科技大学 2017
[3]添加中间层的改性钛基多元涂层电极材料的制备与性能研究[D]. 张传杰.南昌航空大学 2016
[4]电镀废水中铜的电沉积回收及其工艺设计[D]. 范帅.南华大学 2015
[5]新型析氧阳极制备及性能研究[D]. 蒋国祥.昆明理工大学 2015
[6]电解锌漂洗废水处理技术的实验研究[D]. 李艳静.太原理工大学 2011
[7]钛基贵金属氧化物电极的制备及析氧性能研究[D]. 阮琴.大庆石油学院 2010
[8]Ti/SnO2+Sb2O5/IrO2+Ta2O5复合电极的制备与性能研究[D]. 廖永兰.大连理工大学 2008
[9]离子膜阴极电沉积镍板同时阳极电溶高冰镍的研究[D]. 刘军.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3491285
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
阳极的制备流程图
兰州交通大学工程硕士学位论文观结构模型法和溶胶凝胶法等制备阳极时，钛基体会由于在高温中煅2。以 Ti/IrO2+MnO2+CeO2阳极为例，该电极的外表面是 Ir，在外表面活性层与钛基体之间除了有一层 TiO2外，还会存2+CeO2的固溶体。对此，可以得出以下的阳极结构模型（
可以得出以下的阳极结构模型（如图 2.2）：图 2.2 IrO2+MnO2+CeO2阳极的结构模型示意图2.3 电极性能测试2.3.1 扫描电镜分析采用扫描电镜是观察样品的表面形貌最为直接有效的测试方法，它可以用来初步判断电极的稳定性和电催化性能。采用德国蔡司公司的 ZeissUltra Plus 型场发射电子扫描电镜（ESEM）观察分析涂层的表面形貌。2.3.2 析氧极化曲线测试当电流通过整个体系时，把电流密度和电极电位用图像进行描述就可以构成极化曲线[47]。极化曲线分为两个阶段，第一阶段的析氧反应不明显，为弱极化区；第二阶段由于达到了析氧电位，有明显的氧气产生，为强极化区。所谓的析氧电位就是析氧极化曲线拐角处的电位，可通过对曲线的第一第二阶段做切线得出析氧电位，两切线交点的横坐标即为该测试条件下电极的析氧电位，如图 2.3 所示。析氧极化曲线的极化电位可以用来间接地反应涂层阳极的催化活性（当涂层的极化电位降低 100mV，催化性能够提高 10 倍）。在电流密度相同的条件下，电极电位的负移量越多，说明该电极电子转移量越多，转移速度越快，因而它的电催化活性也越高[48]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化锰电极材料开发及应用的进展[J]. 卢宇轩,唐长斌,牛浩,薛娟琴. 电镀与涂饰. 2018(23)
[2]二氧化锰基超级电容器的研究进展[J]. 黄文欣,李军,徐云鹤. 材料导报. 2018(15)
[3]La掺杂钛基氧化物电极降解水中2,4-二氯酚的研究[J]. 陈阳雯,刘蕊,姚洁,袁兴程. 环境科学与技术. 2018(01)
[4]钛基体晶粒细化对阳极氧化TiO2纳米管阵列层的影响[J]. 胡楠,傅劲裕. 集成技术. 2018(01)
[5]有色金属电积用钛基氧化物涂层阳极的研究进展[J]. 肖涵松,马万森,陈步明,黄惠,郭忠诚,徐瑞东,金炳界. 材料保护. 2017(12)
[6]钛基氧化物涂层阳极的修复[J]. 徐海清,胡耀红,曾繁波,焦新贺,钟洪胜,罗慧梅,赵国鹏. 电镀与涂饰. 2017(16)
[7]Pr-PVP掺杂Ti/PbO2电极制备及其在有机物降解中的应用[J]. 徐迈,王凤武,梁铣,魏亦军,方文彦,朱传高,胡云虎. 电化学. 2017(03)
[8]离子膜电解法电沉积回收硫酸镍体系中金属镍的实验研究[J]. 李韬,王三反,周键. 材料导报. 2016(S2)
[9]钛基氧化物涂层电极应用于化工废水深度处理中的实验研究[J]. 蒋梦琪. 辽宁化工. 2016(06)
[10]钛基金属氧化物电极的制备方法及性能表征[J]. 叶泽鹏,杨富国,蔡河山,周锡武. 广东化工. 2016(01)
博士论文
[1]膜法电积用钛基铱锰氧化物复合阳极的研究[D]. 周键.兰州交通大学 2017
[2]钌镧基氧化物涂层电极材料的研究[D]. 龙萍.哈尔滨工程大学 2012
[3]含Sb-SnO2中间层的钛基金属氧化物电极的结构与性能研究[D]. 王雅琼.南京理工大学 2009
硕士论文
[1]改性二氧化铅电极的制备及其在水处理中的应用[D]. 宋亚宁.东北师范大学 2017
[2]中间层引入及氧化钕稀土添加对钛基PbO2涂层电极性能的影响[D]. 郑超.西安建筑科技大学 2017
[3]添加中间层的改性钛基多元涂层电极材料的制备与性能研究[D]. 张传杰.南昌航空大学 2016
[4]电镀废水中铜的电沉积回收及其工艺设计[D]. 范帅.南华大学 2015
[5]新型析氧阳极制备及性能研究[D]. 蒋国祥.昆明理工大学 2015
[6]电解锌漂洗废水处理技术的实验研究[D]. 李艳静.太原理工大学 2011
[7]钛基贵金属氧化物电极的制备及析氧性能研究[D]. 阮琴.大庆石油学院 2010
[8]Ti/SnO2+Sb2O5/IrO2+Ta2O5复合电极的制备与性能研究[D]. 廖永兰.大连理工大学 2008
[9]离子膜阴极电沉积镍板同时阳极电溶高冰镍的研究[D]. 刘军.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3491285
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