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钌钛涂层改进之RulrTiSnCo 涂层

发布时间: 2023-02-01 浏览:957

  对 RuTi涂层进行的改性研究表明,铂族金属Pt、Ir、Au等具有反应选择性好、耐蚀力强、不易钝化的特点;普通金属 Sn、Co、Sb、Bi 等元素的氧化物具有调节气体析出电位、改善阳极耐蚀性的作用。鞠鹤等人所研制的 RuIrTiSnCo阳极已成功地应用于次氯酸钠发生器、海水电解、阴极保护等领域。

  从该阳极的SEM图可见,RuTi涂层晶粒粗大,裂缝宽,且大多数呈贯穿型,RulrTiSnCo 涂层晶粒较细,晶粒间的裂缝窄且很少连续。从形貌上来说,RulrTiSnCo阳极较RuTi阳极涂层有优异的电化学性能及耐蚀性能。

  从RuTi与RuIrTiSnCo阳极涂层的X射线衍射图可知,RuTi阳极存在着RuO2、Ti-RuO2及( RuTi)0x固溶体相等。而Rulr-TiSnCo阳极涂层内存在着Ti-RuO2-Ir02、Ti-Ir-RuO2、Ti-Ru02、Ti-SnO2、SnO2-CoO、Co3O4及RuIrTiSnCo0x固溶体相等。后者这些固溶体相的存在,改善了 RulrTiSnCo阳极的电化学性能。

  比较了RuTi 和 RulrTiSnCo 两种电极分别在0.5mol/L H2SO4,3% NaCl和饱和NaCl中的极化曲线。RulrTiSnCo 阳极在3 种溶液中都具有最低的极化电位,这说明 RulrTiSnCo阳极具有优异的电催化性及导电性。

  RuO2、IrO2、PdO2、Os02四种氧化物具有金属导电性,且随温度升高导电性降低。由于在RuTi 阳极里,主要形成了RuQ2+ TiO2固溶体,其形式为 RugTi(n-g) O(2n-n)eo(4g+2n),因为在TiO2中掺杂有 Ru4+及 Cl-和 O2-缺位,RuTi阳极具有好的电催化性及导电性;RulrTiSnCo阳极主要由多元氧化物的固溶体与一般氧化物组成,一方面,它具有RuTi阳极的RugTi(n-g)O(2n-n)Eo(4g+2n)形式,同时,Ir、Sn、Co 的添加,也增强了其电催化性及导电性。Ir原子的外层电子构型为5d76s2,把其中的4个电子给予2个氧原子后,使氧原子分别构成8个电子层外,尚有5个未参与共有化的电子,较Ru原子与氧结合时多出1个未共有化的电子,所以,Ir的添加能增强Ru-Ti阳极的导电性及电催化性。

  Sn02为N 型半导体,本身为非化学计量,在煅烧温度下,会发生下列反应:

钌钛涂层改进之RulrTiSnCo 涂层

  由于出现氧阳离子空位“O”而产生自由电子,增强了阳极的导电性。

  Co304为P型半导体,它使阳极电阻率有所增加,但它能促进烧结,提高制品密度,使阳极制品的主晶相颗粒间隙变小。

  另外,Ru、Ir、Ti、Sn、Co 原子都具有四面体结构,原子尺寸大致相等。在阳极煅烧过程中,形成了多元氧化物的置换固溶体,在置换过程中,Ti4+可被Co2+或 Co3+所取代,使固溶体周围的氧原子减少,即氧的缺位增多,增大了电催化活性。

  Ir、Sn、Co 作为活性元素加入电极里,使固溶体的晶格常数变小,涂层的裂缝大为减少,使得氧扩散和渗透过程变得缓慢,阻碍了不导电层的生长。因而在快速寿命试验中,RulrTiSnCo 涂层显示比RuTi涂层长得多的寿命。


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