Ti／SnO2—SbOx—PtOx氧化物电极结构和失效原因的研究

摘要

cqvip:本文用 X 射线衍射,扫描电镜分析研究了 Ti/SnO_2—SbOx—P_tOx 氧化物电极的表面结构,发现 Sb 在 SnO_2中形成固溶体;Pt 能和 Sn 发生相互作用形成 PtSn 金属间化合物。电极中少量的 P_t 能使电极活性和寿命大大提高,主要有两个原因:第一.锡锑掺杂微量铂后涂层的表面积增大。第二.掺杂铂后,导电率增加。从 X 射线衍射图中还看出,Ti 基体能与活性层形成 Ti_6Sn_5金属间化合物,正是由于氧化物间形成了固溶体,界面间形成了金属化合物、使得基底与氧化物之间相互渗透,加强了基底与涂层的附着力。电极失效的原因主要是活性层的溶解和 Ti 基上 Ti 氧化物的形成。Ti 氧化物是在 Ti 基体与涂层之间,起了隔离层的作用,它使电极的导电性大大降低。SnO_2半导体近几年已经被用于电分析化学、电催化和光电化学研究中的工作电极,因为它具有高的导电率,高的机械强度,优良的耐腐蚀性,这些都符合做阳极材料的要求。因此,岩仓千秋等人近来研究了 Ti/SnO_2—SbOx—MOx(M 代表贵金属)电极在 KOH 和NaCl 溶液中的析氧和析氯的电催化活性。在过去的几年中,我们着重对 Ti/SnO_2—S_bOx—PtOx 电极在 H_2SO_4,NaCl 溶液中析氧和析氯,做为阳极材料其制作工艺、组成与它的催化活性以及使用寿命的关系进行了研究。要真正使得该电极能应用于 H_2SO_4介质中的电解及氯碱工业,弄清它的活性层结构及其作用机理是非常重要的。制得的 Ti/SnO_2—SbOx—PtOx 电极,有优良的催化活性,有希望在 NaCl 电解中取代Ru—Ti 电极。为了进一步改进 Ti/SnO_2—SbOx—PtOx 电极的性能,扩大电极的应用范围,找出电极失去活性的原因是十分必要的。国外关于 Ti/SnO_2—SbOx—PtOx 电极失效原因的报导几乎没有,只是日本的岩仓千秋等人对 Ti/SnO_2—SbOx—MOx(RuOx)电极失效的原因提出过一个假设,然而,他们并没有给予实验依据。通过实验,我们发现Ti/SnO_2—SbOx—PtOx 电极失效是一个渐变的过程。电解过程中总是伴随着表面层的溶解,直至最后 Ti 上形成了高阻性的氧化物而导致电极最终失效。