梯度RuxIr1-xO2涂層鈦陽極制備及在電合成N2O5中的應(yīng)用.pdf

1、N2O5是新型綠色硝化的基礎(chǔ)，電化學(xué)法合成N2O5過程安全、清潔，符合綠色化學(xué)的要求，成為目前的主要研究方向。陽極材料是制約該方法發(fā)展水平的關(guān)鍵材料之一，其電化學(xué)穩(wěn)定性直接關(guān)系到電解系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，然而目前使用的陽極材料存在著電化學(xué)穩(wěn)定性差等問題。本文擬通過調(diào)控金屬氧化物涂層中活性組分的分布和涂層的微觀結(jié)構(gòu)的方法來提高電極的電化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)保持其高活性。
　　首先采用溶膠凝膠法制備了不同梯度變化的RuxIr1-xO2涂層電極，采

2、用X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、俄歇電子能譜（AES）、循環(huán)伏安測試（CV）、極化曲線、強(qiáng)化壽命試驗(yàn)、電解實(shí)驗(yàn)等研究了制備條件對梯度涂層電極表面形貌、涂層結(jié)構(gòu)、電催化性能尤其是電化學(xué)穩(wěn)定性的影響。制備條件對梯度涂層電極的電化學(xué)穩(wěn)定性影響較大，以Ir為基層元素，第一層熱氧化溫度和時(shí)間分別為500℃和10min，梯度變化層數(shù)為4層時(shí)所制備的梯度RuxIr1-xO2涂層電極具有最高的電化學(xué)穩(wěn)定性，其強(qiáng)化壽命為155h，相對于Ru0

3、.5Ir0.5O2/Ti電極，壽命增加了248.3％。且梯度變化層數(shù)為4層時(shí)，電化學(xué)活性表面積和氧化N2O4反應(yīng)的交換電流密度最大，同時(shí)涂層的孔隙率最小，其催化活性與Ru0.5Ir0.5O2/Ti相當(dāng)。
　　然后考察了有機(jī)添加劑TEAOH、TPABr和CTAB以及添加量對電極性能的影響。加入TEAOH顯著增大了涂層的真實(shí)表面積，而加入TPABr和CTAB則減小了涂層的真實(shí)表面積。TEAOH添加量對電極性能也有較大影響，添加TEAO

4、H1.0mol%所制電極的電化學(xué)活性表面積最大，N2O4氧化電位最低，電催化活性最高，強(qiáng)化壽命為156.5h，與未添加有機(jī)添加劑的電極相比壽命進(jìn)一步提高。
　　最后，分析了不同電極的失效原因。以Ru為基層元素的梯度涂層電極失活主要是由于涂層的機(jī)械脫落和活性組分的溶解；以Ir為基層元素的梯度涂層電極失活主要是由于基體表面生成了一層不導(dǎo)電的TiO2鈍化膜；而非梯度的Ru0.5Ir0.5O2/Ti電極失活主要是由于TiO2鈍化膜的生成，