涂覆厚度对Ru-Ir-Ti和Ta-Ir-Ti金属氧化物阳极电化学性能影响

作     者：贾广鹏 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁成浩

授予年度：2010年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：金属氧化物阳极 微观结构 电化学活性 涂覆层数 

摘      要：随着电化学科学在电解及阴极保护、氯碱工业等领域的发展,人们一直没有停止寻求高性能辅助阳极的脚步。钛基Ru-Ir-Ti、Ta-Ir金属氧化物阳极以其优良的电化学活性和稳定性在众多阳极涂层中脱颖而出。本研究工主要采用微观分析手段研究金属氧化物涂层表现出的微观结构及其规律,采用各种电化学方法研究金属氧化物阳极的电化学特征及其加速寿命,最终确定即有效又经济的金属氧化物涂层的涂覆层数。 研究过程中利用热分解法按照两种金属氧化物阳极主要元素的摩尔比为Ru：Ir:Ti (3:4:3), Ir:Ta (7:3)制备出不同涂覆层数的金属氧化物涂层,并通过扫描电子显微镜(SEM)以及电子探针显微镜(EPMA)研究了涂层的微观形貌、元素分布规律和不同涂覆层数时涂层厚度的变化规律。通过析氯析氧电位测试、电流效率测试、循环伏安测试、电化学阻抗谱及电电极的加速寿命试验等方法研究了阳极的电化学活性和耐用性。 结果表明,两种金属氧化物涂层的涂层厚度均随着涂覆层数的增加而增加。另外,除涂覆层数为40层的Ru-Ir-Ti金属氧化物涂层表面结构松散涂层结合力差外,不同涂覆层数的金属氧化物涂层均出现不同程度的龟裂裂缝但表观规整涂层结构稳定.Ru-Ir-Ti金属氧化物涂层中的元素分布出现Ru元素在基体附近富集,Ir元素在表层偏析的情况。而在Ta-Ir氧化物涂层中各元素分布均匀。 通过对金属氧化物涂层进行电化学性能测试发现Ru-Ir-Ti金属氧化物涂层在涂覆层数为30层时出现最高的加速寿命。Ta-Ir金属氧化物涂层在涂覆层数为40层时出现最高的加速寿命。两种金属氧化物涂层的析氯析、氧电位及电流效率基本相似且均具有较好的析氯析氧选择性。另外,Ru-Ir-Ti20层和Ta-Ir20层分别具有两中金属氧化物涂层中最好的电化学催化活性。 基于上述结果推断出两种金属氧化物涂层既可兼顾较长加速寿命又可获得优异电化学活性的涂覆范围。上述结论为工程实际提供了可靠依据,有利于提高金属氧化物阳极的有效性和经济性。