Ti/PbO2 电极对一些杂环化合物、脂肪酸等酸类以及苯、酚等芳香族化合物等高分子物质的降解能力均较高,其最终降解产物为CO2 和H2O。因此,钛基PbO2 电极在电化学合成及水处理中的研究越来越受到关注。文献报道,以钛为基体、 PbO2 为活性层的电极具有价格低、导电性好、耐腐蚀性能强、电催化活性较高等优点。然而在实际应用中发现,进行有机污染物电化学处理时,普通钛基体 PbO2 电极的稳定性仍然不够理想,存在PbO2 内应力大、沉积层粗糙多孔、沉积层与基体表面结合力差等一系列问题,这些缺陷将直接影响钛基体PbO2 电极的推广应用。为了提高该电极的催化活性,在电极制备过程中掺入活性元素。同时为防止钛基体被氧化,在钛基体上复合底层或者中间层。
1.1 有中间层的Ti/PbO2电极 据文献报道,造成钛基体PbO2 使用寿命短的主要原因是:由于新生态氧的渗透,使得钛基体和PbO2 活性层之间易产生TiO2 过渡层,该氧化层不仅导电性差,还降低了钛基体与PbO2 活性层的结合力,导致PbO2 易从基体上脱落,从而降低了钛基体PbO2 电极的使用寿命。为了解决该问题,延长电极寿命,在钛基体和活性层之间插入中间层,最常见的中间层是SnO2-Sb2O3。王雅琼等用热分解法制备了Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2 电极,并研究了该电极的表面形貌和电化学特性,结果表明,致密有序的锡锑中间层能够有效阻止新生态氧向钛基体扩散,使 TiO2 层的生成得以延缓,从而延长了电极的使用寿命。梁镇海等制备了Ti/SnO2+Sb2O3+Mn2/PbO2 电极,并且用该电极做阳极,对氧化处理焦化含酚废水进行了实验研究,结果表明:中间层分布均匀,晶粒致密且没有裂缝出现。从其形貌来看,活性层呈规则分布的菜花状粒晶簇,和Fractal 结晶生长的结果相类似,由于其与多孔电极催化剂的要求相符合,因而对有机物在电极表面处的反应有益。由于 Mn2、Sb2O3 和SnO2 是HO2-或H2O2 催化氧化分解的催化剂,能使HO2-的表面浓度下降,HO2-向活性涂层内部扩散的几率下降,因而用Ti/SnO2+ Sb2O3+Mn2/PbO2 电极作阳极,在4 A/cm2 的电流密度下,60 ℃的20%硫酸中电解,使用寿命长达45 h,并且该电极作阳极的电解过程中,酚的转化率高达 95.8%。 |