热分解法制备锡锑电极及其性能的研究

热分解法制备锡锑电极及其性能的研究

周涛;姚颖悟;王枫

【摘要】SnO2-Sb2 O5 electrode was prepared on Ti substrate by pyrolysis. Effects of coating solution concentration , ratio of tin and antimony, temperature and sintering time on the electrode properties were investigated. Morphology and structure of the electrode were characterized by optical microscope and XRD, the electrocatalytic performances were studied by electrolytic degradation of methyl orange. Results showed that when the rrnratio of tin and antimony was 9:1,

temp erature was 550 ℃. and sintering time was 60 min. , the prepared electrode possessed uniform and compact surface, showed stable cell voltage when used for electrolysis of methyl orange, and exhibited good electro-catalytic effect.%在钛基体上采用热分解法制备锡锑氧化物电极,考察了涂液浓度、锡锑比、烧结温度及烧结时间等对电极性能的影响,分别利用金相显微镜和X-射线粉末衍射仪对电极涂层的形貌和结构进行了表征,并通过电解甲基橙溶液考察了锡锑氧化物电极的性能.结果表明,当n(锡)∶n(锑)为9∶1,烧结θ为550℃,t为60 min时制得的电极表面颗粒均匀致密,用其电解甲基橙溶液时槽电压稳定,电催化效果良好.

【期刊名称】《电镀与精饰》

【年(卷),期】2013(035)001

【总页数】3页(P31-33)

【关键词】锡锑电极;电催化性能;制备

【作者】周涛;姚颖悟;王枫

【作者单位】河北工业大学化工学院电化学表面技术研究室,天津300130;河北工

业大学化工学院电化学表面技术研究室,天津300130;河北工业大学化工学院电化

学表面技术研究室,天津300130

【正文语种】中文

【中图分类】TQ153.13

引言

近年来，随着工业的发展，有机废水对环境的污染日益严重，各种处理有机废水的方法也相继应运而生，其中电化学降解法最受关注，而制备电极的不同方法则成为目前电化学方法研究的主要内容。电极的制备方法有多种，其中热分解法以其独特优势成为目前制备氧化物涂层电极最广泛、最有发展前景的方法。其具体优势如下［1-4〛:1)溶剂在较短时间挥发，形成还原气氛，一定程度减少高温下氧化物的生成;2)工艺简单，没有繁琐的制作过程，只需重复刷涂，烘干，煅烧即可;3)涂层结

晶均匀，厚度可控。控制适宜的温度，溶剂以恒定的速率挥发，使得结晶均匀;4)

设备简单，不需要价格昂贵的设备;5)提高了催化活性，由于在煅烧过程中，电极

表面形成许多裂纹，增加了电极比表面积，也即增加了其电催化活性。

本文以热分解法制备钛基锡锑氧化物电极，考察了涂液浓度、锡锑比、烧结温度和烧结时间等条件对电极性能的影响，选定适宜参数，制备出表面形貌良好的

Ti/SnO2掺杂锑氧化物阳极，并通过电解甲基橙，考察了锡锑氧化物电极的性能。

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

实验所用试剂为SnCl2·2H2O，SbCl3，正丁醇，盐酸(36%)，H2C2O4·2H2O(草酸)，Na2SO4，NaOH，均为分析纯试剂。仪器为箱式电阻炉，OLYMPUSSTM6金相显微镜，电子天平，722型紫外可见分光光度计，X-射线粉末衍射仪(德国BRUKER公司)，钛板(TA2)。

1.2 基体预处理及电极制备

将砂纸打磨后的TA2钛片(尺寸为50mm×20mm×0.4mm)放入40%的NaOH溶液中在80℃除油1h，取出钛片置于10%的草酸中80℃刻蚀120 min后，钛片表面会出现均匀的灰麻面，取出并放入1%的草酸中保存待用。

使用SnCl2·2H2O、SbCl3、正丁醇及盐酸(36%)配制不同浓度、不同锡锑比的涂液，静置3d直到涂液变为浅黄色即可用于涂敷。

将蒸馏水洗过的钛片用吹风机吹干，放入不同的涂液中1min后用镊子取出，除去多余的涂液使基体表面形成均匀的涂液面，放入110℃烘箱中烘干后，转入箱式电阻炉中使其充分氧化，重复10次，以得到性能良好的锡锑氧化物电极，最后一次在电阻炉中保持1h。

1.3 电极表征

通过金相显微镜观察制得的锡锑电极的表面形貌。采用X-射线粉末衍射仪分析晶相结构，扫描范围为10°～90°，扫描速度为5°/min。

1.4 电极的电催化性能的表征

以锡锑氧化物电极为阳极，铅板为阴极，A为6cm2，极板间距 3.4cm，电流密度3A/dm2，电解12mg/L甲基橙溶液，一定时间后测定甲基橙溶液的褪色率。模拟有机废水的氧化降解过程，通过测定甲基橙溶液的褪色率，表征锡锑电极的电催化活性。甲基橙的浓度采用分光光度法测定。

2 结果与讨论

2.1 涂液氯化亚锡浓度对电极制备的影响

将不同浓度的氯化亚锡涂液刷涂在TA2钛基体上，制得相应电极，用金相显微镜

观测电极的表面形态。结果表明，以SnCl2物质的量浓度计，当涂液c大于

0.58mol/L时，在烘干过程中，由于正丁醇的迅速蒸发，导致涂层严重起皮，即

电极表面的结合力极差;随着SnCl2浓度的减小，涂层颗粒在电极表面排列致密、

均匀，无明显“干泥”块状结构。但当c(SnCl2)低于0.24mol/L时，在金相显微

镜下观测烘干后的涂层，表面连续性差，分布不均。当c(SnCl2)为0.48mol/L时

制得的电极表面平整，颗粒排列致密均匀。

2.2 锡锑比对电极制备的影响

控制锡元素的浓度为0.48mol/L，高温烧结t为10min，烧结θ为550℃，分别

制备n(锡)∶n(锑)为1∶1、4∶1、9∶1、40∶1、30∶1 和20∶1 的电极。随着锡锑比的增大，涂液浓度增大，制备的电极涂层的边缘效应比较明显，在金相显微镜下观测到其表面有颗粒分布;当n(锡)∶n(锑)小于4∶1后，表面均匀致密性降低，

表面呈疏松状，有较大裂痕，边缘效应严重。少量锑元素的加入，对电极的电催化性能有显著影响，当掺入过量，其催化性能又会降低，因为锑元素太多，导致涂层的附着力下降，涂层疏松，部分脱落，不仅降低电极的使用寿命，也使其电催化活性降低。n(锡)∶n(锑)为9∶1时制得的电极表面均匀致密，边缘效应较小。

2.3 烧结温度对电极制备的影响

在锡元素的浓度为0.48mol/L，n(锡)∶n(锑)为9∶1 下，分别在400、450、500、550 和600℃ 下高温烧结10min，用金相显微镜观测电极的表面状态。可以看出，不同烧结温度的电极，表观颜色有明显区别，说明在不同温度下，生成不同氧化物或热分解的程度不同。随温度的升高，电极表面裂纹数增多，当θ为600℃时，

电极表面出现大的裂纹，表明烧结温度的高低，对电极涂层的结合力及电极寿命有