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脉冲电沉积制备Ti基铅复合电极材料及性能研究

作　者: 谢香兰
导　师: 郭忠诚
学　校: 昆明理工大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 脉冲电沉积 Pb-WC-PANI复合电极钛基阳极材料铅性能
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前在锌电积行业中应用最为广泛的阳极材料为铅基合金阳极,但这类电极存在析氧电位高、槽电压高、电流效率低及机械强度低等不足。基于上述问题,本论文以金属钛为基体,在酒石酸盐-碳化钨(WC)-聚苯胺(PANI)镀液体系中,用脉冲电沉积的方法制备出了一种新型的Ti/Pb-WC-PANI复合电极。本文研究了脉冲电沉积制备Ti/Pb-WC-PANI复合电极的工艺,通过考察脉冲电沉积的各工艺条件及固体颗粒的添加量对Ti/Pb-WC-PANI复合电极各性能的影响规律,确定了最佳的电镀工艺,PANI：15g/l,WC：30g/l,脉冲导通时间：0.3ms,脉冲周期：1.5ms,平均电流密度：3 A·dm-2,温度：25℃。在此工艺条件下获得的复合电极的析氧动力学参数为：a=0.844,b=0.274,i0=8.32×10-4。通过线性扫描伏安、循环伏安、塔菲尔曲线及EIS等电化学测试,比较了脉冲Ti/Pb-WC-PANI复合电极、直流Ti/Pb-WC-PANI复合电极、铅银合金及纯铅电极的析氧电位、电催化活、耐蚀性及导电性,得出脉冲Ti/Pb-WC-PANI复合电极的各性能均优于其它三种阳极材料。采用SEM、XRD及红外光谱等手段对各电极的表面形貌、成分及相组成进行了表征。SEM分析表明,纯铅电极结晶粒状,晶粒之间存在孔隙和孔洞,晶胞突出,表面凹凸不平；直流Ti/Pb-WC-PANI复合电极其无孔隙,结合紧密,晶体之间有明显的边缘界面；在脉冲条件下得到的Ti/Pb-WC-PANI复合电极晶体呈多面体块状,结晶致密均匀,没有发现明显的晶体边界。红外光谱分析表明,与聚苯胺红外吸收图谱相比,Ti/Pb-WC-PANI复合电极出现了聚苯胺所具有的特征峰,说明复合电极中有PANI的存在。XRD分析表明,复合电极中除金属铅外还存在WC,且镀层在镀态下为晶态结构。在各复合电极的XRD图谱中没有出现聚苯胺的衍射峰。两复合镀层与纯铅镀层衍射峰相比,Ti/Pb-WC-PANI复合电极的衍射峰强度有了明显地减弱；脉冲Ti/Pb-WC-PANI复合电极的衍射峰强度弱于直流条件下制得的Ti/Pb-WC-PANI复合电极的衍射峰强度。最后,本论文还测试了最佳条件下获得的复合电极材料在锌电积应用中的槽电压、电流效率及强化寿命,得出各应用指标均优于传统铅基合金电极。

脉冲电沉积制备Ti基铅复合电极材料及性能研究

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