电化学阴极还原-阳极氧化法制备铂钌氧化钛阳极的性能

钌—钛金属氧化物涂层电极的电子能谱分析
张瑞峰;陈玉璞
【期刊名称】《分析化学》
【年(卷),期】1993(21)3
【摘要】用X-光电子能谱分析了Ru-Ti金属氧化物电极的组成、结构和元素价态。

结果表明,电极表面不同于体内,讨论了表面和体内Ti的价态区别对Ru-Ti阳极活性和寿命的影响,指出掺杂Ir和Pd后会提高电极活性。

【总页数】3页(P282-284)
【作者】张瑞峰;陈玉璞
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】O657.1
【相关文献】
1.钛-钌电极电催化氧化焦化厂湿熄焦循环冷却水 [J], 贾旭;程晓梅;郭爱红
2.钛基钛钌铱三元氧化物涂层pH电极的研究 [J], 丰达明;李海涛;赖心;梁汉荣
3.通道电子倍增器内壁涂层的X射线光电子能谱分析 [J], 邱丽美;刘芬;赵良仲
4.涂钌钛电极在电镀中的应用 [J], 刘永林
5.使用钛涂钌电极作为阳极电解法制备次磷酸的研究 [J], 王福生;许芸芸;韩晓丽;
宋兵魁;张宝贵
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水电解制氢阴极低铂催化剂、阳极低钌催化剂,燃料电
池氧还原低铂催化剂
在燃料电池中，氢气和氧气在催化剂的作用下产生化学反应，释放出能量和水，成为一种高效、清洁的能源选择。

然而，传统的燃料电池中使用的催化剂往往含有大量的贵金属，如铂和钌，造成了成本高昂和资源浪费的问题。

因此，研究开发低成本、高效的催化剂成为了燃料电池领域的重要研究方向。

近年来，研究人员开发出了一系列水电解制氢阴极低铂催化剂和阳极低钌催化剂，以及燃料电池氧还原反应（ORR）低铂催化剂，在减少贵金属使用的同时实现
催化效率的提高。

水电解制氢阴极低铂催化剂通常采用碳材料负载的铂纳米粒子作为催化剂，在优化催化剂的表面形态和晶格结构等方面进行改进，如采用异丙醇还原法制备高晶质度铂纳米粒子，并通过表面改性等手段提高其催化活性和稳定性，使其具备较高的催化性能。

阳极低钌催化剂则采用铑钌合金或铁镍钴等低成本的过渡金属作为催化剂，通过改变催化剂的晶格结构和电子结构等方式，提高催化剂的活性和稳定性，从而实现催化反应的高效进行。

燃料电池氧还原反应（ORR）低铂催化剂则采用过渡金属氮化物、碳材料负载
的铁、钴等金属作为催化剂，通过合成方法和表面改性等手段，提高催化剂的活
性和耐久性，从而实现在低铂甚至无铂条件下，实现催化效率的提高和长时间的催化稳定性。

总之，低成本、高效的催化剂的开发对于推动燃料电池技术的进一步发展和推广具有重要意义。

钌铱钛阳极的电解原理
钌铱钛（ Ruthenium-Iridium-Titanium，常简写为Ru-Ir-Ti）合金阳极是一种常用于电化学领域的材料，尤其在电氧化、电还原等反应中具有优异的耐腐蚀性能。

这种阳极主要由钌（ Ru）、铱（ Ir）和钛 Ti）组成，其中钌铱提供了耐腐蚀性，而钛则提供了强度和导电性。

钌铱钛阳极的电解原理涉及到电化学反应，通常应用在电化学池或电解槽中，其中阳极是发生氧化反应的电极。

以下是钌铱钛阳极在电解过程中的主要电化学反应：
1.氧化反应：（在阳极上，通常发生水的氧化反应：
4OH−→O2+2H2O+4e−
这是典型的水氧化反应，其中氢氧根离子（ OH^-）在阳极被氧化产生氧气 O2）和水 H2O）。

2.阳极反应：（钛基底上的钌铱合金提供了电导性和耐腐蚀性，使得氧化反应可以有效地进行。

钌铱提供了高度的耐腐蚀性，因为这两种金属对于许多化学环境都相当稳定。

3.电流传递：（电解过程中，电流通过钌铱钛阳极，将电子输送到水分子，促使水的氧化反应发生。

钌铱钛阳极在这些反应中的关键作用是提供一个稳定且导电的表面，同时保持对腐蚀的抵抗性。

这使得钌铱钛阳极在诸如氯碱电解、水电解、废水处理等电化学应用中得到广泛应用。

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钛基钌系氧化物涂层阳极电催化水处理活性与失活戴红; 徐杉; 黄焱; 何松林【期刊名称】《《贵金属》》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】7页(P70-75,83)【关键词】物理化学; 钛基钌系氧化物涂层阳极; 电催化; 活性与失活【作者】戴红; 徐杉; 黄焱; 何松林【作者单位】昆明学院昆明650214【正文语种】中文【中图分类】O643.3; O646.5不溶性阳极或尺寸稳定性阳极(dimensionally stable anodes，DSA)，是指以耐蚀性强的金属(如钛、铂、金、不锈钢等)作基体，在其表面形成过渡金属氧化物涂层而形成的电极[1]。

钛具有较高的耐蚀性、稳定性、无二次污染及较低的成本(较贵金属而言)，RuO2较其他过渡金属氧化物具有更高的电催化活性、析氧/析氯特性和稳定性，因此钛基钌系氧化物涂层阳极成为了析氧/析氯反应中最具有代表性的一类DSA，在氯碱工业、电冶金工业、水电解、有机物合成、电镀、阴极保护等电化学工业中得到广泛应用，在污水处理、环境保护等方面也得到应用和推广[2-3]。

电催化技术具有氧化还原能力强、过程选择性强和反应彻底等优点，成为一种清洁水处理技术。

钛基钌系氧化物涂层阳极在对含难降解有机物废水、工业废水、垃圾渗滤液及生活污水中酚类、苯类、COD(化学需氧量)及氮等污染物的电催化去除处理方面发挥着重要作用[1, 4-8]。

电催化反应中，阳极材料的活性决定于金属氧化物涂层，对其活性来源及失活机理分析和研究对阳极设计、制备和应用有着重要的意义。

本文对钛基钌系氧化物涂层阳极电催化水处理活性机理和失活原因进行综述，分析提高阳极耐久性的方法，为提高阳极使用寿命提供有效的途径。

DSA是在金属基体上涂覆、沉积或电镀从几微米到几十微米的金属氧化物涂层，电催化活性就来源于金属氧化物。

金属氧化物最外层有裸露的M(金属)-O(氧)和M-M等桥位，这些桥位都是DSA的表面活性位，在电催化水处理(本文泛指污水处理)中，活性位既可以吸附H2O分子进行去质子化产生催化物种，又可以对污染物进行吸附以及氧化还原转变[2, 9]。

碳载铂、钌催化剂对甲醇燃料电池阳极电催化性能的研究【实验目的】甲醇燃料电池阳极催化剂的合成及其电化学催化性能的表征，此实验过程设计无机合成、物理化学及电化学等学科方向内容，对同学熟练运用化学实验基本理论、基本方法和操作具有很好的促进作用。

燃料电池是一类连续地将燃料氧化过程的化学能直接转换为电能的电化学电池，直接甲醇燃料电池（DMFC）由于其结构简单、操作方便和比能量高等优点，具有十分诱人的应用前景，引起广泛的研究兴趣，已经成为燃料电池领域的研究热点。

把相关研究作为实验内容对同学开阔视野，培养科学的思维方式及勇于创新意识具有促进作用。

1. 了解碳载铂与铂钌阳极催化剂的制备方法。

2. 了解甲醇燃料电池的工作原理，掌握催化剂电催化性能的测试方法。

3. 了解甲醇燃料电池阳极电催化反应机理。

【实验原理】一．什么是燃料电池。

燃料电池(Fuel Cell, 简称FC)发电是继水力、火力和核能发电之后的第四类发电技术。

由于它是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转化为电能的发电装置，从理论上讲，只要连续供给燃料，燃料电池便能连续发电。

但是，与一般电池不同，FC所用的燃料和氧化剂并不是储存在电池内，而是储存在电池外。

在这一点上，与内燃机相似。

因此，FC又被形象地称为“电化学发电机”。

二．燃料电池的分类燃料电池的分类方式有很多种，可依据所用解质性、工作温度燃料电池的分类方式有很多种，可依据所用解质性、工作温度燃料电池的分类方式有很多种，可依据所用解质性、工作温度燃料的种类以及使用方式等进行分。

目前广为采纳法是燃料的种类以及使用方式等进行分。

目前广为采纳法是依据燃料电池中所用的电解质类型来进行分，即为六燃料：①碱性燃料电池（AFC）碱性燃料电池采用氢氧化钾溶液作为电解液，电池的工作温度一般在60 -220 ℃之间。

②质子交换膜燃料电池（PEMFC）质子交换膜燃料电池采用能够传导质子的聚合物膜作为电解质，比如全氟磺酸膜（Nafion 膜），其主链为聚四氟乙烯链，支链上带有磺酸基团，可以传导质子。

铂钛阳极的制作方法嘿，咱今儿就来讲讲铂钛阳极的制作方法。

这可是个技术活儿呢！先说说材料准备吧，那可得精挑细选。

就像厨师做菜，得有好食材才能做出美味佳肴不是？铂和钛这两种材料，可都得是上乘的才行。

然后就是加工啦！把铂和钛按照一定的比例和工艺进行融合。

这就好比是一场舞蹈，得让铂和钛完美配合，跳出优美的舞步。

你想想，要是它们配合不好，那能做出好的铂钛阳极吗？肯定不行啊！在加工过程中，温度、压力这些条件都得把控得死死的。

这就好像是烤蛋糕，温度高了低了，蛋糕可就不完美啦。

得小心翼翼地调节，让一切都恰到好处。

接下来就是塑形啦！要把铂钛阳极做成我们需要的形状。

这就像是捏橡皮泥，得有耐心，还得有巧劲儿。

不能太用力，也不能太轻了，得刚刚好。

做好了形状，还得进行一系列的处理和检验呢。

这就跟给人做体检似的，得确保各个方面都没问题。

要是有个小毛病没发现，那可不行，会影响使用效果的呀！制作铂钛阳极可不是一朝一夕就能学会的，那得靠经验的积累和不断地尝试。

就像学骑自行车，一开始可能会摔倒，但多练几次，不就会了嘛！咱再想想，要是没有严格按照要求来制作铂钛阳极，那会咋样？那不就跟盖房子地基没打好一样，迟早得出问题呀！所以说，每一步都得认真对待，不能马虎。

这铂钛阳极的制作啊，真的是一门大学问。

需要我们用心去钻研，去探索。

难道不是吗？只有这样，才能做出高质量的铂钛阳极，让它在各种领域发挥出重要的作用。

你说呢？总之，要做好铂钛阳极的制作，就得有耐心、细心和恒心。

这可不是随便说说就能做到的哦！。

第52卷第11期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.11 2023年11月 Liaoning Chemical Industry November，2023收稿日期： 2023-10-09ICP -OES 测定钛阳极涂层中铂、钌和铱董国斌（沈阳中科惠友科技发展有限责任公司，辽宁 沈阳 110017）摘 要： 建立了电感耦合等离子体原子发射光谱测定钛阳极涂层中铂、钌和铱的分析方法。

其铂元素相对标准偏差（n =9）为0.60%、钌元素相对标准偏差（n =9）为0.63%、铱元素相对标准偏差（n =9）为0.70%，铂元素加标平均回收率为99.34%~102.34%、钌元素加标平均回收率为99.21%~102.31%、铱元素加标平均回收率为99.67%~101.45%。

ICP -OES 法能快速准确地测定钛阳极涂层中铂、钌和铱，已应用于产品质量的评价中。

关 键 词：铂、钌、铱；钛阳极涂层； ICP -OES中图分类号：O653.31 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）11-1714-03钛阳极是使用通过喷砂、酸洗和除油等前处理后的钛板、钛网或钛管等钛合金或工业纯钛等钛金属为基体，在其表面通过刷涂或静电喷涂结合热氧化法工艺制备含有混合贵金属氧化物的催化涂层。

贵金属组成和含量的不同，电催化涂层的性能和使用寿命的差别很大。

贵金属一般以具有电催化活性的铂族元素，如钌、铱、铂、铑和钯等为主，制备的钛阳极广泛地应用在电解铜箔、氯碱工业、水处理、电镀、电冶金、阴极保护、化成箔、铝箔阳极氧化、电渗析和有机电合成等领域[1]。

由于铂族金属特有的电催化性能和贵金属资源的稀缺性[2-3]，获知涂层中贵金属的组成和含量对评价钛阳极的性能、工艺的改进、新产品的研发和废旧阳极中贵金属元素的回收再利用具有重要的意义。

目前能够较为准确地测定涂层中铂族元素的方法为电感耦合等离子体质谱法[4-6]，但其设备价值、保养费用和耗材费用均较高，所以整体使用成本较高。

二次阳极氧化阴极电镀铂载P-t TiO2 纳米管阵列制备及其光电催化性能阴极直流电沉积制备载Pt- TiO2纳米管阵列以氯铂酸为电解液,镀钌钛网为阳极, TiO2 纳米管阵列电极作阴极, 两极间距离保持在2cm。

施加20V直流电源, 沉积过程用超声搅拌, 反应20min。

用蒸馏水洗净, 风干即制备出载Pt- TiO2纳米管阵列。

铂微粒修饰纳米二氧化钛电极对甲醇催化氧化的研究将制备好的纳米二氧化钛膜电极在微恒电位仪上控制电位- 0. 05V 条件下沉积Pt . Pt 载量由沉积电流和沉积时间计算Ti/TiO2-Pt 修饰电极的制备及电催化性能研究电解液的配制：1gH2PtCl6·6H2O，10g(NH4)2HPO4，30gNa2HPO4，配制成200 mL 的水溶液，然后加入一定量的NaOH 调节pH值至8左右。

然后将晶化后的TiO2 纳米管电极浸入电解槽中进行沉积。

TiO2 纳米管电极作阴极，钛网作阳极。

电流密度为5 mA/cm2，沉积时间为1 min 和20 min。

电解槽中温度控制在80℃，沉积过程用机械搅拌，以减小浓差极化，并保证沉积过程均匀。

Pt/TiO2纳米管的制备及光催化性能探究用水与乙醇体积比为10∶1 的溶液稀释Pt（AcAc）2 到浓度为1mM。

将制备好的双层加强分级结构阵列式TiO2 纳米管浸入超声波振荡的Pt（AcAc）2溶液中0.5h 后取出，去离子水冲洗并晾干后，将样品浸入0.01mol·L-1 的甲醇溶液中，在300Ｗ紫外灯下照射20min，使铂离子经光化学还原为单质纳米颗粒，最后取出清洗晾干备用。

如果阴极上氢离子还原为氢的副反应占主要地位，则金属离子难以在阴极上析出Pt -TiO2 纳米管电极的制备及电催化性能a solution containing 1gPL H2PtCl6 #6H2O under electrodeposition onditions of10mA cm- 2 .脉冲电沉积法制备Pt-TiO2纳米管电极及其电催化性能电解液为4. 0 mmol /L 氯铂酸和0. 5 mol /L 硫酸的混合水溶液，脉冲波型如图1 所示．阴极脉冲电流密度为－ 350 mA/cm2，阳极脉冲电流密度为350 mA/cm2，阴极和阳极电流密度相等，阴极脉冲导通时间为6 ms，阳极脉冲导通时间为1 ms，关断时间为1 s，电沉积时间为10 min，以TiO2纳米管电极为工作电极，Pt 电极( 2 cm ×2 cm) 作为对电极，温度为室温，沉积过程采用机械搅拌.Pt 掺杂 TiO2/Ti 电极的制备及其电化学行为研究将阳极氧化后的试样片放在平整的耐火砖上，直接放入马弗炉中，以15℃/min左右的升温速度随炉升温，达到 350℃后保温 3h，随后将试样随炉冷却。

Pt-TiO2纳米管电极的制备及电催化性能
Pt-TiO2纳米管电极的制备及电催化性能
采用电化学阳极氧化-阴极还原法制备Pt-TiO2纳米管电极.扫描电镜(SEM)结果显示TiO2纳米管平均管径100nm,管长470nm,管壁厚20nm,且其比表面积大,同时纳米Pt微粒分散在TiO2纳米管上,且粒径细小,Pt微粒充分裸露,使得Pt-TiO2纳米管电极活性点多,电催化性能高.对甲醇的电催化性能测试表明:同纯Pt电极和Pt-TiO2电极(Pt微粒固定在TiO2致密膜上)相比,Pt-TiO2纳米管电极对甲醇具有更高的电催化活性,其氧化峰电流密度是在纯Pt片电极上的20倍以上.
作者：雷斌薛建军秦亮 LEI Bin XUE Jian-jun QIN Liang 作者单位：南京航空航天大学,材料科学与技术学院,江苏,南京,210016 刊名：材料科学与工程学报ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING 年，卷(期)：2007 25(6) 分类号：O646 关键词：纳米管电化学阳极氧化电催化活性氧化峰电流纳米颗粒 nanotube electrochemical anodic oxidation electrocatalytic activity oxidation current density nanoparticle。

电化学阳极氧化法制备氧化钛钠米管阵列通过电化学阳极氧化（EPOX）技术，可以制备出纳米尺度的氧化钛钠米管阵列。

EPOX是一种在水溶液环境中，用电位偏差控制形成氧化物旋转反应的新型技术。

更具体地说，它首先要在阳极面上利用场效应晶体管（FETs）对水溶液中的氧进行控制。

然后利用离子交换膜（IEM）有控制的将离子输送到阳极面，从而使电子与氧在阳极面发生结合，形成一种旋转反应。

最后，在氧化体表面的极性位置的空间结构和比特度将会影响米管的形状和表面结构。

EPOX被认为是一种比传统的物理氧化技术更有效利用氧来制备高品质氧化钛钠米管阵列的方法。

钌铱钛阳极的优点及问题钌铱钛阳极的优点及问题钛阳极具有优良的导电性和耐蚀性，使⽤寿命⽐铅阳极⾼得多，可稳定⼯作4000⼩时以上，成本低，将是国内外电镀锌、锡⽣产发展的必然趋势。

钛电极⽬前在⽇本、美国、德国、国内使⽤，不仅⼤⼤节省电镀能耗，⽽且由于可以增⼤电镀电流密度，为⽣产厚镀锌、锡钢板创造了条件。

钛阳极分类：1、按照在电化学反应中阳极析出⽓体来区分，析出氯⽓的称析氯阳极，如钌系涂层钛电极：析出氧化的称为析氧阳极，如铱系涂层钛电极和⽩⾦钛⽹/板。

析氯阳极（钌系涂层钛极）：电解液中氯离⼦含量⾼，⼀般在盐酸环境及电解海⽔，电解⾷盐⽔环境。

对应我公司产品为钌铱钛阳极，钌铱锡钛阳极。

2、析氧阳极（铱系涂层钛电极）：电解液⼀般为硫酸环境。

对应我公司产品为铱钽阳极，铱钽锡钛阳极，⾼铱钛阳极。

3、涂铂阳极：钛为基材。

表⾯涂铂，涂层厚度⼀般为0.5-5µm，⽩⾦钛⽹⽹孔规格⼀般为12.5×4.5mm或6×3.5mm.钌铱钛阳极在电解运转过程中，⼯作寿命有⼀定的期限。

当电压升的很⾼，实际上没有电流通过时，钌铱钛阳极便失去作⽤，这种现象称为阳极钝化。

钌铱钛阳极钝化有以下⼏个⽅⾯的原因。

a.涂层剥落钛钌铱钛阳极由钛基体和钌铱钛活性涂层组成，起电化学反应作⽤的只是钌铱钛活性涂层，如果涂层和基体结合不够牢固，从钛板基体上脱落下来，脱落到⼀定程度，钛钌铱钛阳极就失去作⽤。

（分为粉碎状脱落、凸肚状层剥及开裂型脱落）b.RuO2溶解降低氧的发⽣，则可减缓氧化膜的⽣成。

当电解的总电流密度增加时，氯⽣成速度增加⽐氧⽣成速度增加要⼤得多，所以电流密度增加有利于氯中含氧量的降低。

钛基体进⾏预氧化处理，先形成⼀层氧化膜，这样可增加钌铱钛活性涂层与钛基体的结合⼒，使涂层牢固，可防⽌钌的脱落与溶解，但也会引起钌铱钛阳极欧姆降的升⾼。

c.氧化物饱和活性涂层是由⾮化学计量的RuO2-和TiO2组成，属于缺氧氧化物。

第７期
王理明等：钌掺杂Ｔｉ０２／Ｔｉ光电极的制备及光电催化性能
·１２４３‘
３结论
１）贵金属钌掺杂可改善Ｔｉ０２／Ｔｉ光电极表面形 貌，使Ｔｉ０２晶化更完全，比表面积相应提高，进而提 高其光电催化性能。
在外加偏压为０．２ Ｖ，掺杂１％钌的Ｔｉ０２／Ｔｉ光电 极对亚甲基蓝溶液降解过程中的紫外．可见吸收光谱 如图７所示。不同时间亚甲基蓝的降解曲线的峰形和 峰位置大体一致，说明降解反应所得产物基本上不随 时间变化。其在紫外光区和可见光区的吸光度均随降 解时间的增加而减小，降解１２０ ｍｉｎ，可见区吸光度均 接近于零，说明发色基团在１２０ ｍｉｎ可完全降解。
当阳极氧化电压分别为１０，２０，３０ Ｖ时，制备出
的Ｔｉ０２／Ｔｉ光电极的颜色依次为黄色、紫色、深蓝色， 不同电压的阻抗图谱均只出现一个容抗弧（图２），即 Ｔｉ基底／溶液界面的反应只有一个时间常数，该容抗弧 反映了Ｔｉ基底上采用阳极氧化法制备的Ｔｉ０２光电催 化膜层的容抗性质，这也表明，此Ｔｉ０２光催化膜
外灯（１２５ Ｗ）为光源，在外加偏压０．２ Ｖ，钌掺杂Ｔｉ０２／Ｔｉ光电极对亚甲基蓝光电催化１２０ ｍｉｎ可完全脱色。 关键词：钌掺杂Ｔｉ０２／Ｔｉ光电极；阳极氧化；光电催化
中图法分类号：０６４３；Ｘ７０３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２．１８５Ｘ（２０１０）０７．１２４０．０４
纳米Ｔｉ０２具有较宽的禁带宽度、较高的光催化氧 化能力、稳定的化学性能和无毒低成本等优良特性， 在太阳能的储存与利用、光电转换及光催化降解环境 中的污染物等方面具有广阔的应用前景【ｌ’２】。大量研究 揭示出该过程的主要问题之一是量子效率太低【３】。基 于此，近年来研究者将半导体光催化氧化法和电化学 法结合以期实现协同效应，即利用输入的电压使多数 载流子离开半导体表面以避免光生电子和空穴发生简 单复合【４击】。实验证明：使用Ｔｉ０２光电极可显著提高 过程的量子效率，同时具有增加半导体表面·ＯＨ的生 成效率和取消向系统内鼓入电子俘获剂０２等优点。

镀铂钛阳极属不溶性阳极，铂镀层与钛基底结合牢固，使用性能稳定，可取代纯金、纯铂阳极，用于金及其它贵金属镀槽中。

外观形状有:网状、板状、管状、棒状、丝状（最小直径1毫米）等，最大加工尺寸：1200*1500mm；表面银白色。

一、技术特性：电流效率高、优良抗腐蚀性能、电极使用寿命长、电极的形状的可以根据用户需求设计、电极基体可以多次重新使用、对介质不会产生污染(电解情况) 、可以承受更高的电流密度。

二、技术参数：适用PH值：0.1—14镀铂厚度：0.5-5微米,根据用户用途而定运行电流密度：< 10000A/m2电极类型：析氧型电极电极基材：纯钛三、应用领域:1、有色金属生产和回收，电沉积生产铜、镍、钻电解生产高纯金属；2、电镀贵金属电镀(金、银、铑、铂和钌) 表面化学镀铜、镍、锌、电镀铬印制电路板化学电镀；3、金属回收电镀液废水处理；4、电化学合成、电解海水、海水淡化、过硫酸盐制取、氧化剂再生、放射性污染物处理；5、阴极保护、管道的阴极保护、热交换器阴极保护、滨海钢结构建筑、输水管道和海水泵阀。

活性钛阳极优越性1.阳极尺寸稳定，电解过程中电极间距不变化，可保证电解操作在槽电压稳定的情况下进行。

2.工作电压低、电能消耗小、可降耗20％左右。

3.钛阳极工作寿命长，隔膜法生产氯气工业中，涂层钛阳极耐氯和碱的腐蚀。

4.可克服石墨阳极和铅阳极溶解问题，避免对电解液和阴极产物的污染，提高产品的质量。

5.可提高电流密度。

例如隔膜法生产氯碱中,石墨电极的电流密度为8A/dm2，钛阳极可成倍的增加，达17A/dm2，这样在电解厂房，电解槽相同的情况下，产量可增加了一倍。

6.耐腐蚀性强，可在许多腐蚀性强、有特殊要求的电解介质中工作。

7.可避免铅阳极变形后的短路问题,从而提高电流效率。

8.基体钛材可以反复使用。

宝鸡市昌立特种金属有限公司成立于2003年1月7日，地处中国钛城-陕西省宝鸡市渭滨区马营镇。

是钛电极和钛材料制造的专业厂家，是致力于电化学技术及其应用的高新技术民营企业。

电催化氧化技术研究综述作者：苏聪张景张文来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第09期摘要：电催化氧化法能使有机物降解更彻底、不易产生有毒害的中间产物，基本无二次污染，被称为清洁处理法，与现代环保理念吻合，加之管理方便，处理设备简单，在环境净化工作中逐渐显现出独特的优越性，越来越受到环境工程领域的青睐。

本文系统的介绍了电催化氧化的技术研究成果，全面阐述了该技术的优势与存在的问题，就该技术的应用前景和研究方向进行了分析和展望。

关键词：电催化氧化；废水处理随着我国生活水平的提升与现代工业的迅猛发展，各领域造成的污染越来越严重，对人类危害越来越大，尤其是化工行业产生的工业污水，具有高浓度，强酸碱度，高毒性，难降解等特点，不经过处理任意排放会给水环境带来严重危害，因而对该类化合物的处理一直是人们关注的问题。

电催化氧化法是通过电催化过程中产生氧化性极强的OH羟基自由基与有机物之间的加合、取代和电子转移等使污染物矿化，有易建立密闭循环和无二次污染等优点。

当前，电催化技术做为一种迅速发展的手段，在净化环境的工作中显现出日益独特的优越性。

1 电催化氧化法概述电化学催化氧化法处理废水是由外国人在20世纪40年代提出，但受到电力条件的阻碍，没得到发展，到了60年代，在进入电力时代以后，电化学处理方法越来越多的受到众多研究者的关注，到现在国内外研究者对电化学氧化法处理废水的技术有了一定的知识基础，但还是不够完善，处理比较片面，主要集中在重金属的处理中，目前我们正逐渐向处理有机废水过度。

电化学氧化主要是在特定的容器内，用阳极的高电位与有催化活性的阳极电极反应从而产生具有强氧化性能的活性自由基来氧化降解有机物的一种氧化技术，该法有很多优势，是未来废水处理的发展方向，该法利用产生活性基对废水中有机物进行氧化还原反应，使其降解为小分子有机物或完全氧化为二氧化碳和水，以此达到处理废水的目的，根据电解过程中电极材料的不同可以分为两种，一种是污染物与电极直接发生氧化还原反应，我们称为直接电化学过程，另一种是利用电极表面所产生的活性基团（具有强氧化性）与污染物作用的方法，我们称为间接电化学过程。

氧化钌电解水阴极
氧化钌在电解水阴极反应中表现出高活性和稳定性。

这主要是由于它的特殊晶体结构和电子性能，使得它能够有效催化氢离子还原成氢气。

在电解水过程中，阴极反应是氢离子得到电子后还原成氢气，因此需要一种高效的电催化剂来加速这一反应过程。

氧化钌正是这样一种理想的电催化剂。

然而，氧化钌也存在一些问题。

首先，钌是一种稀有金属，成本较高，这限制了其在电解水制氢大规模应用的可能性。

其次，氧化钌在碱性介质中溶解严重，这会影响其稳定性和寿命。

因此，为了解决这些问题，还需要进一步的研究和探索其他替代的电催化剂材料。

铂、钌共修饰的氧化钛电极对甲醇的电催化氧化刘长鹏a 杨　辉b 邢　巍a 陆天虹b 3(a 中国科学院长春应用化学研究所　长春;b 南京师范大学化学与环境科学学院　南京210097)摘　要　首次发现用电化学阴极还原2阳极氧化法制得的P t 2T i O x T i 和P t 2R u 2T i O x T i 电极对甲醇氧化呈现出较高的电催化活性和稳定性,其中P t 2R u 2T i O x T i 电极比P t 2T i O x T i 电极具有更好的性能.实验结果表明,这两种电极对甲醇氧化具有高电催化活性是由于P t 、R u 得到了较好的分散,较好的稳定性可归结于P t 、R u 与T i O x 协同作用导致弱的CO 吸附而使电极不易中毒.关键词　P t 2T i O x T i 电极,P t 2R u 2T i O x T i 电极,甲醇,燃料电池中图分类号:O 646 文献标识码:A 文章编号:100020518(2001)07205172042000209226收稿,2001201209修回国家科技部“九七三”(G2000026408)、国家自然科学基金(20003005)江苏省自然科学基金(BQ 2000009)和吉林省自然科学基金(20000510)资助项目 燃料电池具有能量转换效率高、环境污染小等优点,日益受到人们的关注[1].而直接甲醇质子交换膜燃料电池用甲醇来代替有一定危险性的H 2气作燃料,近年来受到广泛重视[2,3].但这种燃料电池目前存在一些有待解决的问题.其中之一是所用的阳极催化剂一般为P t ,但单一的P t 催化剂对甲醇氧化的电催化活性低、而且易被甲醇氧化的中间产物毒化[1,4～6].文献报道P t 2R u[7～9]、P t 2Sn [8]、P t 2W O x [10]和P t 2R u 2W O x[11]等P t 复合催化剂可提高对甲醇氧化的电催化活性和提高抗中毒的能力,但P t 2Sn 和P t 2W O x 等催化剂在酸性介质中的长期稳定性还有一定问题,因此,进一步研究性能良好的甲醇氧化的电催化剂是十分必要的.钛氧化物在酸和碱介质中有很好的稳定性而常被用作贵金属催化剂的载体,但只有H am nett 等[12]报道了用化学法制备P t 修饰的T i O 2电极作甲醇氧化的电催化剂.本文报道了用电化学阴极还原2阳极氧化两步骤法制得的P t 2T i O x T i 和P t 2R u 2T i O x T i 电极对甲醇电催化氧化的性能,并探讨了它们对甲醇氧化呈现高的电催化活性和好的稳定性的原因.1　实验部分1.1　试剂和仪器H 2P tC l 6(上海试剂一厂)、R uC l 3(A ldrich Chem .Co .)等所用的试剂均为分析纯.所有溶液均用三次蒸馏水配制.采用CH I 600(美国CH I 仪器公司)电化学分析仪和常规的三电极体系的电化学池进行电化学测量.在电化学池中,对电极为镀P t 的P t 电极,参比电极为饱和甘汞电极(SCE ),工作电极基体是T i 电极.T i 电极在使用前用5#金相砂纸、013和015Λm 的A l 2O 3粉依次抛光至呈镜面,然后超声清洗5m in .现场FT I R 反射光谱采用美国N ico let 2730FT I R 光谱仪进行测量.1.2　实验方法P t 2T i O x T i 和P t 2R u 2T i O x T i 电极的制备方法:将抛光好的T i 电极依次在5mm o l L H 2P tC l 6+015m o l L H 2SO 4溶液和5mm o l L R uC l 3+015m o l L H 2SO 4溶液中分别在-0105、-0120V 电位下沉积P t 、R u .对于P t 2T i O x T i电极,只在前一种溶液中沉积P t ,载量为2212g m 2.对于P t 2R u 2T i O x T i 电极,P t 载量为1218g m 2,R u 载量为9198g m 2,沉积量通过沉积时间加以控制,文中的面积均指电极的表观面积.然后将电极在015m o l L N a 2SO 4溶液中,在-0120～1160V 的电位范围内以10mV s 的扫描速率通过线性扫描伏安法氧化T i 电极表面而制得P t 2T i O x T i 或P t 2R u 2T i O x T i 电极.电化学和现场FT I R 反射光谱的测量都在015m o l L CH 3O H +015m o l L H 2SO 4溶液或015m o l L H 2SO 4溶液中进行.测量前,溶液通N 2气(9919%)20m in 以除去溶解在溶液中的氧,第18卷第7期应用化学V o l .18N o.72001年7月 CH I N ESE JOU RNAL O F A PPL IED CH E M ISTR Y Ju ly 2001实验过程中在25℃通N 2气保护下进行.循环伏安测量中,电位扫描速率为100mV s .现场FT I R 反射光谱的差谱由下式获得:∃R R =[R (E 2)-R (E 1)] R (E 1).其中R (E 2)和R (E 1)分别为在E 2和E 1电位下的现场FT I R 反射光谱,在红外差谱中,正向吸收峰表明,E 2电位下的吸收小于E 1时的吸收,负向峰表明,E 2电位下的吸收大于E 1时的吸收.实验信号的分辨率为8c m -1.图1　P t 2T i O x T i 电极在不同溶液中的循环伏安曲线F ig .1　T he cyclic vo ltammogram s of P t 2T i O 2 T ielectrode in differen t so lu ti on sa .0.5mo l L H 2SO 4;b .0.5mo l L CH 3OH +0.5mo l L H 2SO 42　结果与讨论2.1　Pt -T i O x T i 电极的循环伏安结果图1是P t 2T i O x T i 电极在015m o l LH 2SO 4和015m o l L CH 3O H +015m o l L H 2SO 4溶液中的循环伏安曲线.在图1a 中,-0110V 附近的峰是P t 表面吸附氢的氧化还原峰[13],与纯P t 电极相比,峰电流要大得多,说明在P t 2T i O x T i 电极上,P t 得到了很好的分散[8].由图1b 可见,在电位正扫和负扫方向上,在0168和0155V 处分别观察到2个甲醇的氧化峰.电位正扫时的氧化峰的峰电流约为515kA m 2.当电位扫描速率为5mV s 时,电位正扫时的氧化峰电位在0158V 处,峰电流高达5126kA m 2,比用化学法制备的P t 修饰的T i O x 电极[12]高10多倍,比P t 2W O 3电极[10]高1倍.上述结果表明,用电化学阴极还原2阳极氧化两步骤法制得的P t 2T i O x T i 电极对甲醇电催化氧化有较高的电催化性能.P t 2T i O x T i 电极在含甲醇的溶液中当电位正扫时在0120～0140V 之间出现较宽的氧化峰,这是由于甲醇解离2吸附产生的吸附的羰基物种的氧化所产生[14].2.2　甲醇在Pt -T i O x T i 电极上氧化时的计时电位结果图2是电流密度为110kA m 2时甲醇在P t 2T i O x T i 电极上氧化时的计时电位曲线.由图可见,在60m in 后,过电位的增加小于140mV ,而镀P t 的金电极对甲醇氧化的电催化性能很快就下降[10],表明P t 2T i O x T i 电极对甲醇氧化的电催化活性有较好的稳定性.图2　在P t 2T i O x T i 电极上甲醇氧化的计时电位曲线F ig .2　Ch ronopo ten ti ogram of CH 3OH ox idati onon the P t 2T i O x T i electrodecurrent density :100A m 2,so luti ons :0.5mo l L CH 3OH +0.5mo l L H 2SO 42.3　Pt -Ru -T i O x T i 电极的循环伏安结果图3为P t 2R u 2T i O x T i 电极在两种溶液中的循环伏安图.由图3b 可见,在电位正扫和负扫方向上,在0150和0143V 处分别观察到2个甲醇的氧化峰,与文献[8]报道的P t 2R u 电极上甲醇氧化的情况相似.电位正扫时氧化峰峰电流约为513kA m 2,比在P t 2R u 电极上高出很多.与P t 2T i O x T i 电极的情况(图1b )相比,电位正扫和负扫时,相应的甲醇氧化峰峰电位分别负移了180和120mV .在P t 2T i O x T i 电极上(图1b ),电位正扫时,甲醇的氧化峰峰电流从0150V 附近开始大幅度上升,而在P t 2R u 2T i O x T i 电极上(图3b ),正扫时甲醇的氧化峰峰电流从0130V 附近就开始大幅上升.在P t 2T i O x T i 电极上(图1b ),甲醇解离2吸附产生的吸附的羰基物种的氧化峰在0120～0140V 之间,而在P t 2R u 2T i O x T i 电极815应用化学 第18卷　上(图3b ),相应的氧化峰出现在0105～0120V之间,比在P t 2T i O x T i 电极上电位负移约200mV .这些结果都说明P t 2R u 2T i O x T i 电极对甲醇氧化的电催化活性比P t 2T i O x T i 电极还要高.图3　P t 2R u 2T i O x T i 电极在不同溶液中的循环伏安曲线F ig .3　T he cyclic vo ltammogram s ofP t 2R u 2T i O x T i electrodein (a )0.5mo l L H 2SO 4and(b )0.5mo l L CH 3OH +0.5mo l L H 2SO 4测定了在电流密度为110kA m 2时甲醇在P t 2R u 2T i O x T i 电极上氧化时的计时电位曲线(图略),测试结果表明,在60m in 后,过电位只增加25mV 左右,说明P t 2R u 2T i O x T i 电极对甲醇氧化的电催化活性的稳定性要比P t 2T i O x T i 电极好.无论在P t 2T i O x T i 电极或P t 2R u 2T i O x T i 电极上进行计时电位曲线测量时,都会发现在电极表面有大量的气泡产生,现场FT I R 研究表明,产生的气泡为CO 2,说明甲醇在这两种电极上氧化的最终产物是CO 2.2.4　现场FT IR 差谱分析当甲醇在P t 电极[13]、P t 修饰的聚吡咯[14]电极或P t 修饰的聚硫堇[15]电极上发生氧化时,在现场FT I R 反射差谱中,在2050c m -1附近能观察到1对强的线性吸附的CO 的吸收峰.但当甲醇在P t 2T i O x T i 电极上氧化时,在相应的现场FT I R 反射差谱(图4a )中却几乎观察不到这样的峰,表明甲醇在P t 2T i O x T i 电极上氧化时,CO 的吸附量少,因此观察不到相应的峰.H aller 等[16]指出P t 修饰的T i O x 电极由于P t 和T i O x 之间强烈的相互作用改变了P t 表面的电子特性,导致了CO 在其表面的很弱的化学吸附.因此,P t 2T i O x T i 电极不易由于甲醇电化学氧化的中间产物CO 的强烈吸附而产生中毒的现象.所以,该电极对甲醇氧化的电催化活性的稳定性较好(图2).P t 2R u 2T i O x T i 电极的电催化活性比P t 2T i O x T i 电极更稳定,以上结果分析可能表明了CO 在P t 2R u 2T i O x T i 电极上的更弱的吸附能力.在图4b 中,可观察到位于2050c m -1处的对图4　甲醇在P t 2T i O x T i 电极上氧化的现场FT I R 反射差谱F ig .4　R eflecti on difference in 2situ FT I R spectra fo r CH 3OH ox idati on on P t 2T i O x T i electrodea .1800～2300c m -1;b .2100～2500c m -1;E 1=-0.20V 915　第7期刘长鹏等:铂、钌共修饰的氧化钛电极对甲醇的电催化氧化 应于CO2的负向吸附峰,该峰的存在表明甲醇在P t2T i O x T i电极上氧化的最终产物是CO2.关于将P t2T i O x和P t2R u2T i O x催化剂做成直接甲醇燃料电池的电极并评价其性能的工作正在进行.参　考　文　献　1　L egerand J M,Cam y C.B er B unseng es P hy s　Che m,1990,94:1021　2　Shuk la A K,R avikum arM K.J A pp l E lec2troche m, 1995,25:528　3　Hogarth M P,M unk J,Shuk la A K,et a l.J A pp lE lectroche m,1994,24:85　4　Kun i m atsu K.B er B unseng es P hy s Che m,1990,94: 1025　5　I w asita T,N art F C.B er B unseng es P hy s Che m, 1990,90:1030　6　A rico A S,Po ltarzew sk i Z,K i m H.J P o w er S ou rces,1995,55:159　7　W atanabe M,U ch ida M,M o too S.J E lectroana l Che m,1987,229:395　8　M o ri m o to Y,Yeager E B.J E lectroana l Che m, 1998,444:95　9　Kabbab i A,Fau re R,D 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electrodes p rep ared by an electrochem ical reducti on2ox idati on m ethod show the excellen t electrocatalytic activity and stab ility fo r the ox idati on of m ethano l.T he p erfo rm ance of the P t2R u2T i O x T i electrode is better than that of the P t2T i O x T i electrode.T heir h igh electrocatalytic activities fo r m ethonal ox idati on is due to the h igh disp ersi on of P t and R u p articles.T he good stab ilities can be attribu ted to the synergistic effect am ong P t、R u and T i O x w h ich leads to the w eak adso rp ti on of CO at the electrodes,avo iding the electrodes being po isoned.Keywords　P t2T i O x T i electrode,P t2R u2T i O x T i electrode,m ethano l,fuel cell025应用化学 第18卷　。

针对钛阳极的性能分析摘要钛阳极作为一种常用的电化学材料，在电解工艺、污水处理、海水淡化等领域得到了广泛的应用。

本文对钛阳极的性能进行分析，包括电化学性能、机械性能、耐腐蚀性能等方面。

电化学性能电极电位钛阳极的电极电位是指当它在电解质溶液中工作时的电位。

电极电位是衡量钛阳极在电解过程中电化学性能的重要指标。

钛阳极可以通过调整电极电位来控制电解质溶液中的化学反应，从而实现不同的电化学反应。

电化学反应速率钛阳极的电化学反应速率取决于阳极材料的表面形态和表面质量。

在电解过程中，阳极表面会出现氧化、脱氢等反应，导致阳极表面发生变化，影响反应速率。

因此，钛阳极的表面质量和形态对电化学反应速率有着重要的影响。

寿命钛阳极寿命是衡量其性能的一个重要指标。

长期工作后，钛阳极表面会出现腐蚀和疲劳等痕迹，降低其电化学性能。

因此，钛阳极的寿命是需要考虑的一个重要因素。

机械性能强度钛阳极作为一种电化学材料，需要具有足够的强度来承受电解过程中的压力和拉力等力学作用。

因此，钛阳极的强度是考察其机械性能的一个重要指标。

耐疲劳性钛阳极在长期工作过程中，需要承受循环负载、转动力矩等多种不同形式的力学负载，因此其耐疲劳性也是需要考虑的一个重要指标。

耐腐蚀性能耐化学腐蚀性钛阳极在电化学应用中，需要承受浓度较高、酸度较高的电解质溶液的作用，因此其耐化学腐蚀性也是需要考虑的一个重要指标。

耐海水腐蚀性钛阳极在海水淡化、海洋工程等领域得到了广泛应用，因此其耐海水腐蚀性也是需要考虑的一个重要指标。

结论钛阳极作为一种常用的电化学材料，在电解工艺、海水淡化、污水处理等领域具有广泛的应用前景。

其性能方面需要考虑的因素包括电化学性能、机械性能、耐腐蚀性能等多个方面。

为了提高钛阳极的性能，需要从表面形态、表面质量、材料强度、材料制备技术等方面进行深入研究，从而实现更好的材料性能。