3-3 结果与讨论
3-3-2 铅含量对RuO2-TiO2-PbO2催化剂的影响
① SEM
图3.2 450ºC热分解温度下，不同铅含量的 SEM图. RuO2-TiO2(a),RuO2-TiO2-PbO2-1(b), RuO2-TiO2-PbO22(c), RuO2-TiO2- PbO2-3(d), RuO2-TiO2-PbO2-4 (f).
0.12 1 RuO2-TiO2-PbO2-1 0 RuO2-TiO2 2
0.10
A
0.08
0
3
0.06
4
Current / A cm -2
0.04
0.02
0.00
0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 E / V ，SCE
图3.4 不同铅含量RuO2-TiO2-PbO2电极在5.39M NaNO3溶液中的LSVs曲线, 扫描速率: 2 mv/s (A图)
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改性RuO2-TiO2氧化物涂层催化剂析氧析 氯性能研究
指导老师： 魏子栋 教授 答 辩 人： 王晓培 专 业：材料物理与化学
重庆大学化学化工学院
目录
1
研究背景及意义
2
研究内容及方法
3 铅掺杂RuO2-TiO2-PbO2析氧催化剂的研究
4
RuO2-TiO2/TNTs 析氯催化剂的研究
3 铅掺杂RuO2-TiO2-PbO2析氧催化剂 的研究
3-1 引言
氢能是清洁能源，水电解制氢工艺简单，无污染，可实现大规模生产， 但是该法耗电量大。其中阳极过电位高是制约着电解水析氢效率最关键的一 步。因此，提高阳极的活性，降低析氧过电位是提高析氢效率的关键。
RuO2是析氧反应最优催化剂之一 缺点：价格昂贵，电极成本高
3-3 结果与讨论
3-3-3热分解温度对催化剂性能的影响 ① SEM
图3.6 不同热分解温度下制得的RuO2-TiO2-PbO2催化剂的SEM图, 其中(a) 400ºC, (b) 450ºC, (c) 500ºC
② XRD 350
RuO2 TiO2(R)
PbO2 Ti
300
5
结论
1、研究的背景及意义
贵金属如铂金 石墨
铅合金阳极
传统不溶性 阳极材料
铂金费用太高 高电流时耐蚀性差 电化学催化活性低
电力消耗量大 二次污染
从节能、节约材料、环保角度出发，寻找寿命长， 电催化性能高，无二次污染的新型阳极
涂层钛阳极(Dimensionally Stable Anode, DSA)
-0.5
40
-1.0 20
-1.5
-2.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0
1
2
3
4
E / V，SCE
RuO2-TiO2-PbO2-x
图3.5不同铅含量RuO2-TiO2-PbO2电极在5.39M NaNO3溶液中CVs曲线, 扫描速率: 20 mV s-1 (B图)及双电
层积分电量Q变化图(C图)
重复上述过程, 直到涂液涂敷完
马弗炉中空气气氛 400ºC-500ºC下烧10 min,
取出冷却至室温
其中Ru : Ti = 4 : 6 (摩尔比)，Ru的理论载量为 n(Ru)=0.01mmol
3-3 结果与讨论
3-3-1 钛片预处理的影响 SEM
图3.1 草酸蚀刻前后钛片表面形态的扫描电镜照片。(a)蚀刻前,(b)蚀刻后
TiO2起粘结剂基体与活性涂层的作用， 大量TiO2会降低涂层的导电能力
PbO2导电性好、化学性质稳定、成本低， 以往研究显示，RuO2+PbO2电极，在电解
水中表现出良好的析氧性能。
热分解法成本低，易于操作
采 用 热 分 解 法 ， 以 Ti 为 基 体 制 备 Ti/RuO2-TiO2PbO2 氧 化 物 涂 层 析 氧 阳 极 ， 分析了不同铅掺杂量和热分
RuO2-TiO2-PbO2-3 RuO2-TiO2-PbO2-4
20
30
40
ºC热分解温度下，不同铅含量RuO2-TiO2-PbO2催化剂的XRD图
3-3 结果与讨论
③ 电化学性能表征
0.16 4 RuO2-TiO2-PbO2-1-4
1
0.14
3 RuO2-TiO2-PbO2-1-3 2 RuO2-TiO2-PbO2-1-2
3-3 结果与讨论
② XRD
Intensity /a.u.
750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100
50 0
RuO2 TiO2(R) TiO2(A)
PbO2 Ti
RuO2-TiO2 RuO2-TiO2-PbO2-1 RuO2-TiO2-PbO2-2
工艺的改进
热分解温度 涂液浓度 溶剂的选择（正丁醇） 涂层制备方法（热分解法）
2、研究的主要内容
2-1 研究内容
①铅掺杂RuO2-TiO2-PbO2析氧催化剂的研究 ② RuO2-TiO2/TNTs 析氯催化剂的研究
2-2 测试方法
①线性扫描曲线（LSVs） ②循环伏安法曲线（CVs） ③扫描电子显微镜（SEM） ④ X-射线衍射（XRD） ⑤强化寿命实验
解温度对电极析氧性能的影 响。
3-2 实验方法
Ti(OC4H9)4正丁醇 溶液 0.015mmol RuCl3正丁醇溶 液0.01mmol
超声震荡，混合均匀 Pb(NO3)3水溶液
机械打磨、丙酮乙醇除油 30min、10wt%草酸刻蚀1.5h
涂敷
预处理后Ti片
浸渍1s
红外灯下烘干
2次红外灯下烘干
最后一次在相同温 度下退火1h,随炉冷 却至室温,得到电极
1、研究的背景及意义
优点
尺寸稳定性 电催化活性好 使用寿命长 无二次污染
应用
氯碱生产 电解工业 废水处理 电镀工业 阴极保护
涂层钛阳极 (Dimensionally Stable Anode,
DSA)
存在 问题
优化 方案
涂层剥落 涂层存在裂缝 活性物质溶解 氧化物饱和
配方的改进
涂层多元化 制备中间层 纳米涂层钛阳极
Current / mA cm -2
3.0 4 RuO2-TiO2-PbO2-4
2.5 3 RuO2-TiO2-PbO2-3 2 RuO2-TiO2-PbO2-2
2.0 1 RuO2-TiO2-PbO2-1
0 RuO2-TiO2 1.5
1.0
B
0.5
0.0
1
2
3
4
0
140
120
100
80
C 60
Q / mC cm -2