DSA电极的制备与性能测试

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:yeyuan1985
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DSA电极是一种以钛为基体,金属氧化物为活性层的电极。广泛应用于冶金工业和环保行业。在冶金工业中,由于电镀液中的Cl-较高,电镀过程中,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动。在阳极,析出电位较低的物质优先析出,在阴极,析出电位较高的物质优先析出。根据电位较低的物质在阳极优先析出的原则,氯气比氧气优先析出。阳极产生氯气后不仅污染环境,而且会影响电镀产品的质量。由于目前使用的阳极为Ti/IrRu电极,制备成本较高。所以,需要制备出一种析氧催化能力较强,制备成本较低的阳极。在环保行业中,含有环状有机物的工业废水,COD浓度高,可生化性能差,采用常规的处理方法很难达到良好的处理效果,由于采用电化学水处理工艺时,析氧电位较高的阳极能够产生氧化能力很强的·OH,对有机污染物质有很好的处理效果,所以,析氧电位较高的阳极被广泛应用于电化学水处理工艺中。本文以Ti为基体,用SnCl4﹒4H2O和SbCl3混合溶液作为中间层的电镀液,采用先电沉积然后在高温下灼烧的方法制备出中间层。活性层的制备工艺采用热分解法,涂液选用一定浓度的Mn(NO32溶液,制备出了Ti/SnO2+Sb2O3/MnOX电极,然后在活性层中添加Ru元素对Ti/SnO2+Sb2O3/MnOX电极进行了改性,制备了Ti/SnO2+Sb2O3/MnOX+RuOY电极。考察了中间层和活性层的制备温度、活性层的涂覆量以及活性层中Mn和Ru的比例对电极析氧催化活性和稳定性能的影响,优化了制备参数。采用循环伏安(CV)、线性扫描(LSV)、开路电压等方法对自制电极进行测试,借助显微镜测试手段对电极形貌进行表征。最后采用自制的Ti/SnO2+Sb2O3电极对苯酚模拟废水进行电化学降解实验,考察了电解质的浓度、溶液的pH值、溶液的温度、电流密度和苯酚的初始浓度对苯酚和COD去除率的影响。研究表明:(1)中间层的制备温度为500℃时,晶体能够发育完全,晶体颗粒细小,中间层表面致密均匀,制备的Ti/SnO2+Sb2O3/MnOX电极具有较好的析氧催化性能和电化学稳定性能。(2)活性层的制备温度在400℃时,由于活性层中的氧化物晶体主要为α-Mn2O3与β-MnO2两种晶体,提高了Ti/SnO2+Sb2O3/MnOX电极析氧活性,增强了电极的导电性。(3)活性层的涂覆量在34g/㎡时,电极的性能较好,既不会影响电极的析氧性能,也不会降低电极的寿命。(4)Mn(NO32中掺入Ru元素后,活性层的制备温度在400℃时,由于Mn的氧化物晶体和Ru的氧化物晶体都能够很好的发育,活性层与中间层形成了很好的固溶体,所以Ti/SnO2+Sb2O3/MnOX+RuOY电极的析氧电位最低,电化学稳定性能最好。(5)活性层中的Mn:Ru最优比例为100:1。(6)活性层中掺入Ru后,不仅电极的析氧电位降低了,而且稳定性能也得到了提高。(7)采用自制的Ti/SnO2+Sb2O3电极对苯酚模拟废水降解时发现:电解质的浓度、溶液温度和电流密度三个因素对苯酚和COD去除率的影响作用相同,都成正相关;溶液的pH值逐渐增大时,苯酚和COD的去除率先增大后减小,当pH值为7左右时,去除率最高;苯酚的初始浓逐渐度增大时,苯酚和COD去除率随着降低。
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