金属氧化物复合镀层的电化学性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

金属氧化物涂层电极是19世纪60年代中期发展起来的一种新型不溶性阳极材料,与用于化学反应的固体催化剂一样,金属氧化物涂层电极一般也需将具有电催化活性的金属氧化物负载于某种基体表面。金属氧化物涂层电极不仅包括以析氯和析氧为主的不溶性阳极,也包括金属冶炼中使用的溶解性阳极。工业上常说的金属氧化物涂层电极主要是指以金属为基体的不溶性阳极。钛阳极金属氧化物涂层电极是指在以钛为阳极的基体表面涂上金属氧化物的阳极,简称dsa(dimensionallystableanodes)。其中金属氧化物主要包括sno2、pbo2、sb2o5、ruo2、iro2、mno2等,也包括其中两种或两种以上的复合物。dsa的产生是电化学技术的一大突破,因其具有良好的稳定性和催化活性,迅速得到人们的青睐。经过几十年的发展,dsa的性能越来越好,种类越来越多,并且在许多领域得到了应用。

二氧化铅的化学通式为pbo1.95-pbo1.98。是属于非化学计量化合物，由于缺氧，有过剩铅空位，使得二氧化铅具有类似金属的良好导电性。其在水溶液中具有析氧电位高、氧化能力强、耐腐蚀性好及可通过大电流等特征，早在20世纪30年代，即代替铂电极用于过氯酸盐的生产。20世纪40年代，应用于工业化。然而，纯的二氧化铅电极存在电极畸变大，脆、易损坏，机械加工困难，成品率低，加工成本高等问题。

为了克服这些缺陷,tong等制备了聚四氟乙烯(ptfe)掺杂的pbo2电极,由于ptfe能有效地缓减二氧化铅镀层的内应,从而极大地提高了电极的使用寿命。然而,ptfe掺杂降低了pbo2电极的析氧电位,对电氧化降解过程的电流效率产生了不利影响。最近有研究表明,稀土氧化物掺杂能提升pbo2电极的析氧电位,进而提高电氧化过程的电流效率,应用前景较佳但是,这些工作中均没有涉及这个复合电镀过程的工艺优化问题。考虑到ptfe和稀土氧化物掺杂对pbo2电极性能的影响特性,在前期工作的基础上,本研究镀制了ptfe和ceo2微粒共掺杂的pbo2电极,优化了复合电镀的工艺条件,并对其电氧化性能也进行了初步研究。该研究对推广pbo2电极在实际污水处理中的应用具有重要的意义。

2. 研究内容和预期目标

1、利用现代科技文献的查阅方法和手段，如因特网，网上图书馆，电子期刊数据库，查阅有关催化电极的研制，用途，应用方面，有关理论研究方面的科技文献资料，并对文献进行综合，分析，研究总结。

2、拟制备以下三种不同电极：含ptfe、ceo2成分的ti/sb-sno2/α-pbo2/β-pbo2、不含ptfe、ceo2成分的ti/sb-sno2/α-pbo2/β-pbo2以及不含ceo2成分的ti/sb-sno2/α-pbo2/β-pbo2，对三种电极的性能进行表征。

3、筛选出综合性能最优的电极，对电极进行表征，并考察工艺条件对苯酚降解效果的影响。

3. 研究的方法与步骤

一．制备电极

1.预处理钛板（0.52060mm)

用不同目数的砂纸对钛板进行打磨。超纯水洗干净后置于40%的naoh溶液中除油，30min后取出。在95℃的10%的草酸溶液中进行蚀刻除去钛板表面的氧化物。2h后无色的草酸溶液变为红棕色，而钛板表面粗糙并呈灰色。

4. 参考文献

[1]丛艳青．氯酚的电化学行为及治理研究[d]:[博士论文].浙江:浙江大学环境与资源学院，2005

[2]褚衍洋，邓肖丽，王蒙．钛基氧化物阳极氧化降解水中2，4-二氯酚[j]．环境科学学报，2010，30(7):1425-1430

[3]王爱民，曲久辉，葛建团，等．电化学法去除有机污染物机理研究进展[j].环境污染治理技术与设备，2002，3(10)：10-13

5. 计划与进度安排

(1)2022年03月02日----2022年03月27日：查阅相关文献资料，撰写文献综述，提出具体研究计划,完成开题报告，进行实验前期准备工作；

(2)2022年03月28日----2022年06月12日：论文实验阶段；

(3)2022年06月13日----2022年06月26日：撰写论文，准备答辩。