手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

电催化活性组元与载体材料的相互作用

邵艳群

  电催化材料是由电催化中心和催化骨架材料构成的,它们的电催化性能与组织结构密切相关,并且直接影响其在电化学领域的应用。贵金属氧化物RuO2是最常用的电催化活性中心,金红石型的TiO_2 是最常用的催化骨架材料。综观过去三十多年的研究历史,大部分有成就的研究都可以归结为加强电催化的活性和改善催化中心的分布。相比之下,提高催化骨架材料的稳定性却未受到足够的重视。考虑用非晶氧化物来代替金红石型TiO2 是本文为提高催化骨架材料的稳定性所做的一个尝试。用非贵金属氧化物来部分代替RuO2,无论在理论上还是在应用上均具有研究意义。本文采用钛酸丁酯和正硅酸乙酯前驱物的sol-gel 法和SnCl_2·2H_2O、SnCl_4·5H_2O和RuCl_3·3H_2O 为前驱体的Pechini 技术制备得RuO2、TiO_2、RuO_2-TiO_2、RuO_2-SiO_2、RuO_2-SnO_2 和RuO_2-TiO_2-SiO_2 等一元、二元和三元氧化物。通过综合热分析、XRD、FT-IR 和TEM 等测试手段分析了制备产物的组织、晶粒大小和微观形貌,电化学方法测试了二元和三元氧化物涂层的析氯、析氧和强化寿命等电化学性能。结果表明:(1)sol-gel 方法制备的纳米级TiO_2,250℃以下加热保温1h 为无定型组织,250~600℃间加热保温1h 为单相锐钛矿,750℃加热保温1h 为锐钛矿和金红石的双相组织。在强电子束照射下,除了110℃干燥的团聚体在短时间内未观察到衍射斑点外,在250℃和360℃加热的样品中都观察到了金红石相,甚至全部为金红石。颗粒尺寸增大,电子束对相变的影响减弱。当非晶态转变成纳米锐钛矿晶体时,n 值从1 减至0.25 左右,晶化过程激活能为E_ s(?) E_f(?)E_p, n ≈m,锐钛矿晶体生长活化能比金红石生长活化能小得多。(2)添加微量DBS 的氧化分解法在60℃干燥后就可获得纳米晶金红石相为主的组织,在后续热处理中具有非常好的热稳定性。受微量DBS 的影响,TiO_2金红石晶体集聚成束状,生长有择尤性,方向为。(3)采用Pechini 法在中性溶液和强酸性溶液中制备了RuO_2和Ru 混合物。在溶液中,Ru3+易发生歧化反应生成RuO_2和Ru。在加热过程中受有机物不完全燃烧产物[C]的影响,RuO2 可被还原为金属Ru。获得组成全部为RuO_2 至少需要高于600℃以上加热。金红石RuO2的形貌具有择尤取向性,易形成单晶。(4)当在RuCl_3·3H_2O 前驱物中加入价态不同的SnCl_2·2H_2O 或SnCl_4·5H_2O 后,粉末的组织、形貌、尺寸和分散性均发生了较大的变化。粉末由10nm 左右的金红石相SnO_2、RuO_2以及(Ru,Sn)O_2固溶……   
[关键词]:活性氧化物;载体材料;sol-gel 法;Pechini 法;微观组织结构;电催化性能
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华中科技大学2005年