鋅電積用電催化節(jié)能陽極的復(fù)合電沉積制備及性能表征.pdf

1、金屬鋅濕法冶煉電積過程一直沿用Pb-Ag合金陽極，其存在析氧電位高(約0.8～1.0V)，使用壽命較短，機(jī)械強(qiáng)度差，陰極產(chǎn)品純度低等缺點(diǎn)。本文綜合Ti基電催化涂層陽極(DSA)和Pb基合金陽極的優(yōu)點(diǎn)，提出Al表面熔鹽化學(xué)鍍鉛-復(fù)合電沉積Pb基、PbO2基復(fù)合鍍層的研究思路，制備出Al/Pb/Pb-MnO2或Al/Pb/PbO2-MnO2復(fù)合電催化節(jié)能陽極，旨在提高鋅電積用陽極的析氧電催化活性和使用壽命，并盡量降低陽極的原料和制備成本，為

2、濕法煉鋅工業(yè)做出貢獻(xiàn)。論文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：
　　 (1)采用陰極復(fù)合電沉積技術(shù)，制得微粒質(zhì)量含量為6％～8％的Pb/Pb-MnO2復(fù)合陽極，并對(duì)其陽極極化行為與Pb和Pb-Ag陽極進(jìn)行了對(duì)比研究。恒流極化結(jié)果表明，在極化初期陽極析氧電位較純Pb陽極降低300mV，至72h后穩(wěn)定電位降低100～150mV，與工業(yè)Pb-Ag(1.0％)陽極相當(dāng)。同時(shí)，Pb/Pb-MnO2復(fù)合陽極在72h恒流電解后陽極膜層相比Pb-Ag陽極

3、更加致密、均勻，物相組成中β-PbO2含量大大增加。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，該陽極膜層能夠有效的阻止基質(zhì)Pb與電解液接觸而氧化溶解，陽極耐腐蝕性能明顯提高。析氧機(jī)理研究表明，在此陽極膜層上發(fā)生的析氧反應(yīng)受含氧中間產(chǎn)物S-OHads的吸附步驟控制，但其吸附電阻Ra明顯小于Pb和Pb-Ag陽極，這是該復(fù)合陽極析氧活性較高的根源；
　　 (2)采用陽極共同氧化和復(fù)合電沉積技術(shù)，在焦磷酸鹽體系中制得元素P摻雜的Pb/PbO2-MnO2復(fù)

4、合陽極并對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果表明，相比Pb/PbO2陽極，陽極共同氧化法得到的復(fù)合鍍層表面形貌更為平整、光滑、致密，其析氧電催化性能也有所增加；而陽極復(fù)合電沉積法得到的復(fù)合鍍層表面形貌呈典型的多孔狀，具有明顯增大的比表面積，其析氧電催化活性大大增加，在90min的預(yù)恒流極化中陽極電位降低150～200mV。Tafel和EIS結(jié)果表明，該類復(fù)合陽極上析氧反應(yīng)也受含氧中間產(chǎn)物S-OHads的吸附步驟控制，其吸附電阻Ra明顯小于Pb/

5、PbO2陽極；
　　 (3)以Al/Pb復(fù)合材料為基體，復(fù)合電沉積制備MnO2含量為5％左右的Al/Pb/Pb-MnO2復(fù)合陽極，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小型工業(yè)化模擬實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)電解液中Mn2+含量為0.1gL-1時(shí)，該復(fù)合陽極的穩(wěn)定陽極電位和槽電壓相比工業(yè)Pb-Ag陽極降低50～100mV，電流效率提高5％左右，電能消耗明顯降低。在電解120h后，其表面膜層緊密、均勻，電解液中Pb溶解減少，其耐腐蝕性能大大增強(qiáng)，陰極電鋅質(zhì)量明