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电沉积法制备Al/Pb/PbO_2复合阳极材料的新技术研究

姚金江

  目前,锌电积用阳极材料主要是铅及铅基合金,虽然能基本满足工业生产的需要,但仍存在以下不足:析氧电位高、能耗高、机械强度低等。所以寻求一种功能优异的新型阳极材料越来越受到研究者的关注。 本文研究了复合电沉积Al/Pb/PbO2复合电极材料的工艺,获得了具有电化学性能较好的Al/Pb/PbO2-WC-ZrO2-SnO2-TiO2-CeO2复合电极材料,并从各方面与其它阳极材料进行了对比。另外采用TD3690型恒定电位仪、日本岛津产的EPMA-1600型电子探针及日本理学3015型X射线衍射仪等研究了最佳工艺条件下的复合电极材料的电化学性能、表面形貌和表面化学组成等。 通过正交试验,研究和分析了固体微粒浓度及工艺条件对镀层的槽电压和表面形貌的影响,初步确定了复合电沉积Al/Pb/PbO2-WC-ZrO2-SnO2-TiO2-CeO2复合电极材料的最佳工艺条件:Pb(NO3)2:200-250g/L,HNO3:10g/L,电沉积时间:4h,温度:50℃,pH值:1.5,CeO2:0g/L,WC:4g/L,SnO2:4g/L,ZrO2:2g/L,TiO2:2g/L,电流密度:3A/dm2。 另外,通过条件实验研究了固体颗粒浓度及工艺条件对阳极材料电化学性能的影响。对上述最佳工艺条件进行了优化,优化后的最佳工艺条件如下:HNO3:10g/L,Pb(NO3)2:200-250g/L,电沉积时间:4h,温度:40℃,pH:1.5,Sn02:4g/L,CeO2:6g/L,WC:4g/L,ZrO2:2g/L,TiO2:2g/L,电流密度:3A/dm2。 最后,研究了最佳条件下获得的电极材料的表面形貌、相结构以及电化学性能。成分分析显示,镀层中除了含有Pb02外还含有WC等纳米颗粒。表面形貌分析表明,固体微粒的加入细化了晶粒,有效的降低了氧化膜的空隙率,能延缓电极材料在电积过程中的损耗.强化腐蚀实验表明复合电极材料的寿命要明显好于Al/Pb/β-PbO2,说明复合镀层具有较好的耐腐蚀性能。另外,与传统铅银合金阳极相比,Al/Pb/PbO2-WC-ZrO2-SnO2-Ti02-CeO2复合电极材料的析氧电位要低,因此该复合电极材料具有一定的应用前景,可以最终取代传统的铅及铅银合金阳极.……   
[关键词]:锌电积;惰性阳极;铝基;复合电极材料;PbO_2
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:昆明理工大学2008年