氧化物电极03

氧化物电极材料的应用
降解农药： 农药对工农业生产起到了巨大的作用，但农药的广泛 使用对生态环境造成了很大的破坏。特别是有机磷农 药，用常规方法难以降解，目前有机磷农药废水处理 方法主要采用生化法，但此法效果并不理想，投资也 大 。电催化氧化技术的问世给有机磷农药废水的处 理提供了新的思路。钛基锡锑铅氧化物电极，对有机 磷农药较高的电催化活性和良好的稳定性，在降解农 药中应用较广。
导电氧化物电极的制 备与应用
史涛涛
10721436 2010.10.13
内容介绍：
电极材料介绍 氧化物电极材料的应用及制备 英文翻译文稿介绍
常用电极材料
金属与合金： 金属由于其良好的导电性在电极材料中被广泛的应 用，尤其是在电镀行业，金属电极还常常作为金属 源参与到反应中。合金中的未成对电子数目变化对 电极材料的电催化性能有重大影响，因此合金电极 比单一的金属具有更加优异的性能。 例如Pt(铂）— —Rh（铑）合金上分子氧的吸附覆盖度随着合金中 Rh原子含量的增大而增大。 碳材料： 碳材料在工业电化学过程中占有重要地位，在铝、 氟、氯电解制备和有机电合成中常用碳材料制成电 极，在燃料电极中碳材料用作电催化剂的载体，化 学电源中碳粉是常用的导电剂。
IRO2+TA2O5阳极材料
Fig. 3. DTA (1) and TGA (2: experimental and 3: calculated) curves for xH2IrCl6 + (1 − x)TaCl5 mixed chloride precursors obtained in air: (e) x = 66.7%.
氧化物电极材料的应用
降解酚类化合物： 电化学催化氧化技术因其设备简单、容易控制、可在 常温常压下操作等优点，已成为降解酚类化合物的首 要方法。电极材料决定了降解的效果，在降解过程中， 析氧超电势高的电极材料基本能把酚类化合物完全无 机化，因此寻找廉价、稳定性好、析氧超电势高、催 化活性好的金属氧化物电极材料是今后电催化氧化降 解酚类化合物研究的重要课题。
氧化物电极材料的制备
氧化物电极的制备方法通常有热氧化法，溶胶凝胶 法，溅射法，电镀法等。采用不同的制备方法对电极 涂层表面结构、涂层组成、涂层与基体的结合性能等 方面有较大影响。 热氧化法又称热分解法，是制备DSA阳极最普遍的 方法。该法工艺简单，所需工具、设备比较便宜，容 易制备工业所需的大电极，适合于大部分金属阳极的 制备，有利于生产。但是在制备过程中要经过不断的 升温，冷却，所以电极表面容易形成“龟裂”致使致 密度较差。
氧化物电极材料的制备
电镀法也叫做电沉积法，适合制备电解无机盐的溶液， 使高价态的盐离子还原为低价的氧化物，沉积在阴极 上，如:由钨酸制备WO3阳极。或者使低价态的离子 被氧化成高价态的氧化物，如:Ti/PbO2和Ti/MnO2电 极的制备。该法制备的电极比较致密，温度和添加剂 是重要因素。 溅射法制备电极时，母液喷制较均匀，所制备的电极 致密度较好。但是过程较繁琐，使用的器械复杂，母 液浪费较多，比较适合于实验室的研究。
IRO2+TA2O5阳极材料
Fig. 3. DTA (1) and TGA (2: experimental and 3: calculated) curves for xH2IrCl6 + (1 − x)TaCl5 mixed chloride precursors obtained in air: (c) x = 42.9%, (d) x = 53.9%
常用电极材料
陶瓷电极材料： 陶瓷材料如碳化物、硼化物和氮化物等，他们都是硬 度大、耐磨性强、导电性好的高熔点材料，已被作为 电极材料加以研究。例如，WC上的H2 吸附行为与 Pt相类似，因而对H2 氧化具有良好的催化活性。 WC的另一有点是在酸性溶液中不受CO毒化，于是 可在含CO的H2气氛中工作。WC也是甲醛、乙醛、 甲酸、肼等氧化的优良催化剂。
氧化物电极材料的应用
电解海水防污技术: 电解海水防污技术是防止冷却水系统生物污损最安全、 有效的办法。而金属氧化物阳极材料是该技术的关 键。该技术是利用特制的电极一金属氧化物电极作 为阳极，用海水作为电解液直接电解生成有效氯， 杀死海水中的污损生物，起到抑制海生物附着生长 的作用,从而达到防污的目的。 阳极:2CI-→2e+Cl2 阴极:2Na+2H2o+2e→2NaOH+H2 电极之间:Cl2+2NaOH→NaCIO+NaCI+H2O 总反应 :NaCI+2H2O→NaCIO+H2 反应中产生的HCIO、CIO-、Cl2都称为有效氯，能 够击晕或杀死海生物，达到防污的目的。
氧化物电极材料的制备
溶胶凝胶(Sol一Gel)法是采用胶体化学原理制备涂层 电极的一种方法。是将金属氯化物前躯体转化为有机 物前躯体，然后经溶胶、凝胶过程制成胶体。其基本 原理是前驱体(或称无机原体)溶于溶剂中(水或有机溶 剂)，形成均匀溶液，溶质与溶剂发生水解(或醇解反 应)，反应生成物聚集成1nm左右的粒子并形成凝胶， 凝胶经蒸发干燥形成具有一定空间结构的凝胶，用拉 膜机拉膜后，凝胶经一定温度锻烧分解得到所需的涂 层。采用溶胶凝胶法制备的涂层具有高度的化学组成 均匀性、高纯性、易烧结的特点，但是成本较高。
常用电极材料
金属氧化物材料： 许多金属氧化物的导电性接近于金属，RuO2 MnO2 PbO2 NiO等氧化物，它们已被广泛使用。 1968年H.B.Beer发明的“尺寸稳定阳极（DSA）”即在 Ti金属基体上涂覆TiO2 和RuO2 微晶混合物形成的，这 种材料适合做高电流密度下氯和氧析出反应的阳极。NiO 已被用于碱性溶液中水电解和有机合成。 另外还有两大类金属氧化物备受化学界注目，即钙钛型氧 化物和尖晶石型氧化物，电催化中研究最多的钙钛矿型氧 化物是钠钨青铜NaxWO3(0<x<1),这种氧化物对某些有机 反应和氧原子复合具有良好的催化活性。微量Pt存在于 NaxWO3 中明显增强对氧气还原的催化活性。
IRO2+TA2O5阳极材料
以氯化物为前躯体，热分解法制备IrO2+Ta2O5阳极 材料，并用热重分析(TGA)和差热分析(DTA)对其进 行分析。
Fig. 1. DTA (1) and TGA (2) curves for TaCl5 (a) and H2IrCl6 (b) obtained in air.
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THE
END
IRO2+TA2O5阳极材料
Fig. 3. DTA (1) and TGA (2: experimental and 3: calculated) curves for xH2IrCl6 + (1 − x)TaCl5 mixed chloride precursors obtained in air: (a) x = 5.3%, (b) x = 25.0%,
氧化物电极材料的应用
电催化: 电极本身不直接参加电极反应，但对电化学反应的速 度和反应机理却有重要的影响，这一作用也被称为 电催化。电极的电催化作用可由电极材料本身引起， 也可通过各种工艺使电极表面修饰和改性后获得。 例如，有一电极反应 A+e一A假定某一反应要在过电位很高的情况下，才能以显 著的速度进行反应，为了加速这一反应，选择合适 的电极材料S，则反应途径改变为 A+[S]一A[S] A[S]+e一A-[S] A-[S]一 [S]+ A-
IRO2+TA2O5阳极材料
结论 （1）由于Ir和Ta间的相互作用，特别是在热分解过 程中形成了固溶体相，促进了H2IrCl6+TaCl5的热分 解。这一促进效果在IrO2含量为70%时达到最大，并 且产物IrO2+Ta2O5具有最高的稳定性和最好的结晶 度。当Ir和Ta含量都低时（含Ir10%或Ta20%）， 含量低的物质会在高温时（610℃-800℃）抑制氯化 物的氧化分解。 （2）含IrO2低的β相（＜30%IrO2）在高温分解 （≥710℃）时很不稳定。当IrO2含量大于30%时会 形成两到三种金红石结构相。金红石结构相中只有 IrO2含量大于60%时才不会在高温下分解。