Ru-Co-Ce复合氧化物阳极在碱性溶液中析氧性能研究.pdfVIP

5O0 助 曹孝 抖 2010年第3期(41)卷 Ru—Co—Ce复合氧化物阳极在碱性溶液中析氧性能研究 吴红军 ，阮 琴 ，王宝辉 ，腾 佳 ，付 波 (1．大庆石油学院 化学化工学院 新能源化学与环境科学实验室，黑龙江 大庆 163318； 2．中国石油锦州石化公司，辽宁 锦州 121000) 摘 要 ： 采用溶胶一凝胶 法制备 RuO2一Co。O一CeO2 蚀能力有很大影响 ]。而 目前有关稀土 Ce掺杂制备 (Ru—Co—Ce)复合氧化物 电极，利用 SEM 、XRD对 电极 Ruo。一Co。O 三元复合氧化物 电极 的研究 尚未见报 表面形貌及物相结构进行 了表征 ，并通过循环伏安及 道 ，因此采用溶胶一凝胶法 以Ti为基体制备 Ru-Co-Ce 阳极极化曲线等手段对 1．0mol／LKOH溶液 中电极 复合氧化物涂层阳极，详细研究了CeO。含量对涂层 的析氧反应(OER)活性及其动力学进行了系统研究。 阳极在碱性介质中电催化析氧性能的影响及其析氧反 结果表 明，稀土 CeO 可细化 RuO2晶相 ，提 高电极活 应动力学 。 性表面积，其 中4o (摩尔分数)CeO 复合氧化物 电 2 实 验 极具有最大的伏安 电荷 86．23mC／cm ，在过 电位 叩一 0．60V(Ag／AgC1)时，其反应表观活化能可低至22．76 2．1 钛基体预处理 kJ／mol，具有最佳的析氧活性。电极在低过 电位及高 将 20mmx10mm ×0．2mm 的钛片先后用粗、细 过 电位 区域 Ta{el斜率分 剐约 为 40、120mV，电极 对 砂布打磨，呈金属光泽，然后用碱液超声清洗 30min除 OH一的反应级数均为 1．0。 油，水洗后放人微沸 的 l0％草酸中蚀刻 2h，使其表面 关键词： RuO2；Co3O4；CeO2；阳极 ；析氧 形成凹凸不平的灰色麻面，无金属光泽。预处理后钛 中图分类号 ： O643．3 文献标识码 ：A 片如不立即使用 ，应放在草酸或酒精 中保存待用 。 文章编号 ：1001—9731(2010)03—0500—05 2．2 电极的制备 以 (金属离子摩尔总量)： (柠檬酸)： (乙二 1 引 言 醇)一1：3：12的化学计量称取适量的柠檬酸和乙二 氢能作为一种洁净 、高效、可再生的能源被认为是 醇混合溶液 ，溶于定量的乙醇溶液 ，然后按一定化学计 新世纪一种最理想 的绿色能源，曾被誉为 “未来 的石 量比(保持 Ru摩尔分数为 0．3不变 ，依次改变 Co和 油”，受到世界各 国的普遍重视_1]，工业上常用的大规 Ce的比例，即 Ru。。Co。．7--xCe)称取一定量的结晶水 模制氢方法有 ：天然气或裂解石油气制氢 、水煤气制 合物 RuC1。、CoC1、Ce(SO )，用少量浓盐酸溶解后溶 氢、氨分解制氢、甲醇制氢和电解水制氢。电解水制氢 于一定量的乙醇溶液 ，超声搅拌使之完全溶解 ，同时滴 因其以廉价的水为原料 ，工艺流程简单 ，操作方便且制 入柠檬酸和乙二醇 的混合溶液 ，加入定量控制干燥剂 氢纯度高(99 以上)等特点引起高度关注L2]。电解水 乙酰胺 ，超声 4h后得胶体溶液 ，静置陈化一段时间后 ， 制氢理论分解电压为 1．229V，由于电解过程 中电极过 加入适量的聚乙二醇 ，待用。将先驱体溶液涂刷于已 电位 、溶液及电阻等因素的影响，致使实际工业生产中 处理的钛片表面 ，然后于 120℃烘干至表面溶剂全部 耗电量高达理论值的2倍。阳极过电位则是 电解水制 挥