二氧化铅电极
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. 二氧化铅电极的改性
随着工业和科学技术的不断发展，传统的阳极材料越来越表现出其局限性。例如，铂金费用太高；石墨在氯碱工业和析氧体系中的耐蚀性不理想，强度较小：铅合金阳极有耐腐蚀性能差，电催化性能低，电力消耗大等缺点。从节能、降耗、无污染等对于所谓“绿色材料”的要求出发，人们希望寻找到长寿命、电化学催化性能高、无二次污染的新型阳极。
在析氧环境下，人们研制开发了二氧化铅电极，PbO2：是缺氧含过量铅的非化学计量化合物，有多种晶型，用阳极电沉积法镀制的β-PbO2：具有抗氧化、耐腐蚀(在强酸H2S04或HN03中有较高的稳定性)、氧超电位高、导电性良好、结合力强、在水溶液里电解时氧化能力强、可通过大电流等特点，很具发展前景。目前已广泛应用于电镀、冶炼、废水处理、阴极防腐等领域，是许多其它电极材料(如DSA，铅、钛镀铂)所无法取代的。
二氧化铅电极具有电阻率低、化学性质稳定、耐蚀性好、导电性好、可通过大电流等特性，广泛应用于各类有机物、无机物的电解制备及污水处理和高纯水制备工艺过程中，应用领域十分广泛。Pb02具有导电性能优越、充放电可逆性好以及价格低廉等优点，广泛用作铅酸电池正极，目前铅酸蓄电池正极活性物质二氧化铅的利用率还不高，一般不超过50％，大电流放电时则更低。所以，提高正极活性物质二氧化铅利用率对于提高电池比能量具有实际意义。
十九世纪，就已经有人把二氧化铅作为阳极材料来研究，但直到发现了二氧化铅能方便地在硝酸铅溶液里通过阳极电沉积而制得后才得以被运用，1934年，Pb02电极曾作为铂电极的代用电极在过氯酸盐生产中使用过，当时二氧化铅的制造方法是，将内径25cm，长度120cm的铁筒内侧作为阳极，电镀液为230g／L硝酸铅溶液，阳极电流密度7A／dm2，800C，电沉积2天．得厚度1cm的二氧化铅。二氧化铅从铁基体剥离后，经机械加工成宽5cm，长35cm，厚1cm的长方形。将5—10块二氧化铅板状电极连结起来用在过氯酸盐生产中。
这种无基体的二氧化铅板状电极存在许多问题，虽然坚硬致密，但电积畸变大，具有陶瓷制品特有的脆性，容易损坏：并且机械加工困难，成品率低，成本较高。于是把β-Pb02电镀到某些材料上制成带有基体的二氧化铅电极便应运而生，能作为二氧化铅电极基体的材料可以是不导电的塑料，陶瓷等；也可以是导电的石墨，金属等。
由于金属有其他材料不可比拟的机械性能使得它在二氧化铅电极基体的选择上最引人注目，但不是所有金属都适宜作为二氧化铅电极基体的，能做为二氧化铅电极基体的必须是具有单向载流性质的阀形金属，如Ti、Ta、Nb、Zr等。在上述金属中，Ta的耐腐蚀性最佳、电阻率低，从性能上看是用作基体的最佳材料。然而，由于Ta与氧具有高的亲合能，在阳极的制各中，工艺要求复杂(一般需在缺氧的环境中)，而且Ta金属价格昂贵，因此，在实际生产中并不常用。而Ti价格便宜，密度小，强度大，热膨胀率与二氧化铅的热膨胀率接近，因此一般选择Ti作为二氧化铅电极的基体。钛基一般采用网状结构，这是因为Ti网坚韧，与电沉积层结合牢固，以Ti网为基体的二氧化铅电极可以降低电解液流动阻力，提高电流效率，尤其在高电流密度下可以有效防止电极过热，能在100mA／dm2下使用，并且其质量仅为旧式电极的1／10左右。
Ti基二氧化铅电极有化学镀，热分解(涂层热解法)和电沉积三种制各方法。相比之下，通过电沉积的方法制得的电极性能比较好，中子散射和x射线衍射(XRD)研究显示，电化学方式制各的Pb02电极由于比用化学方法得到的Pb02具有.
. 更加均衡的质子分布结构(意味着更好的导电性)，因此目前Pb02电极的制备一般采用电化学方法直接在基体或中间层上电沉积得到。
早期只是将Ti板预处理后，直接在Ti板上沉积一层β-Pb02。这种电极的基体与活性层之间接触电阻较大，并且电极在使用过程中，由于在基体与界面之间形成的TiO2高电阻层，导致阳极电位升高，镀层脱落，很快失去使用价值。为了保证基体和表面镀层之间良好的结合性能进而保证电极有好的导电性和耐蚀性，学者们开发了新型二氧化铅电极，与旧式二氧化铅电极相比，新型二氧化铅电极主要在基体和β-Pb02镀层之间复合了防钝化的底层，有些还在底层上增设了中间层，新型二氧化铅电极由钛基体、底层、中间层以及表面层组成。这种结构的二氧化铅电极具有如下优点：(1)能在高电流密度下使用；(2)电流效率高；(3)具有良好的耐腐蚀性和寿命。
基体
PbO2电极的基体分为非导体基（陶瓷、塑料等）和导体基（Ti、Pt、Fe、Al、Ta、不锈钢、石墨和玻璃碳等）。
本实验室制备了一种新型的陶瓷基体PbO2电极，效果良好，不存在基体钝化问题。然而陶瓷本身机械强度低，易破碎，只能制成圆棒状，而不能制成板（片）状，这给大规模生产的电解槽设计带来不便，且高温烧制陶瓷不易，生产周期长，成品率低，致使其成本较高。因此，人们又考虑采用机械性能良好，化学性能稳定，表面可镀以及质轻、成本低的塑料为基体。由于非导体基导电性不好，先要用化学镀的方法镀制一层导电基后再电镀，这样就使得工艺相对复杂，并且塑料基PbO2的耐腐蚀性较差，限制了其广泛应用。
目前对于钛金属基体的研究较多。与其他基体材料相比，钛具有耐腐蚀、重量轻和强度大，涂敷活性层后导电性好，相对比较便宜等特点，可作为许多电催化活性材料的良好载体。而且钛与PbO2的热膨胀率接近，有利于解决由温度变化引起的电沉积层脱落问题。然而，钛基PbO2电极由于镀层不可避免有一些晶界缝隙，电解时产生的活性氧会透过镀层的晶界缝隙氧化基体，形成导电性极差的TiO2，恶化电极性能。
底层
目前被用来作为底层的材料主要有：铂族金属及其氧化物，银及铅银合金，锡锑氧化物，钛钽复合氧化物底层等，它们的性质如下：
(1)铂族金属及其氧化物：该底层有良好的导电性，可大大改善镀层与基体的结合性能，但是，这种底层具有催化活性，如果电解质侵入二氧化铅镀层的针孔时，由于在底层表面处发生电解作用，底层成为释出气体的阳极，而引起二氧化铅镀层的破坏。
（2)银及铅银合金：采用基体上镀银的方法可以提高电极导电性．但是银的价格较贵，用铅银合金代替银镀层，既保持了导电性好的优点，又提高了电极的耐蚀性，同时降低了电极的成本。资料表明11％的银铅合金较为合适。
(3)锡锑氧化物：通过热分解的方法制得的锡锑氧化物层均匀致密。有了这种底层后，电解液难以渗透到钛表面，氧原子或02-。离子向钛基体的扩散也受到了阻挡，从而避免了Ti02的生成。另外，Ti02是宽禁带N型半导体，掺入Sb后，.
. 由于5价的Sb原子取代了Sn02晶格中4价的Sn原子后多余的一个电子进入导带，使导带电子浓度大大增加，但Sb过多时会增加sn02晶格的混乱程度，使sn02的电导下降，因此Sb含量的多少关系着这种底层性能的优劣。这种底层还有一个作用是可以降低镀层内应力。
（4)钛钽复合氧化物底层：该底层具有导电性、耐蚀性好、电化学活性小的特征。电解过程中即使露出底层，不会发生电解反应，因此不存在由此引起镀层剥落的问题。
除了Ti基体表面形成的高阻层是造成二氧化铅电极寿命较短的一个因素外，β-Pb02内部存在的电积畸变也是造成电极寿命较短和镀层容易剥离的一个主要原因，由于α-Pb02的氧-氧原子间距离处于钛基氧化产物Ti02和β-Pb02之间。因此有学者提出，用它作中间层可以增强二氧化铅镀层和电极基体结合的牢固度、缓和电积畸变的产生，还可以使β-PbO2分布均匀。
中间层
为了克服长时间电解生产过程中Ti基体的钝化，增强PbO2镀层与基体的结合力，防止镀层脱落，提高PbO2电极的工作稳定性和使用寿命，以及提电极的导电性，往往在镀层与基体之间添加中间层。
采用基体上涂铂、钯、钌等贵金属及其氧化物的方法，可以提高电极的导电性，增加镀层与基体的结合力，但是价格昂贵，不适合工业应用。钽复合氧化物镀层导电性、腐蚀性好，电化学活性小的特征。这种电极材料在电解过程中即使暴露，也只会钝化，不会发生电解反应，因此不存在由此引起镀层剥落的问题。
锡锑氧化物涂层由于SnO2属于金红石型晶系，而且晶格尺寸和单元晶胞体积界于TiO2和PbO2之间，以它作中间层可缓和TiO2和PbO2之间的晶格不匹配因素，降低了电极内应力；同时由于它们晶格尺寸相近，容易生成固溶体，涂层比较致密，在相界面上可阻止纯TiO2的析出，有效阻止钛基体的钝化；掺杂Sb后涂层导电性显著提高。因此，以锡锑氧化物涂层为中间层目前备受人们的关注。
PbO2表面活性层
PbO2表面活性层一般通过电沉积法制备。它有α、β2种晶型，β-PbO2耐腐蚀性和导电性较好，通常用作电极的表面活性层。但α-PbO2结合力较强，且它的O—O原子间距介于“底层”与β-PbO2之间，能起一个缓冲融合的作用，减小电沉积畸变，增加表面与底层的亲和力。所以可在电镀过程中，先在强碱性条件下沉积的α型PbO2，后在酸性条件下沉积β型PbO2，以提高电极的使用寿命。
许多研究表明，电沉积的条件（如电流密度、酸度、温度、电镀液的组分和浓度等）对PbO2电极的性能有一定影响。此外，在镀制表面活性层β-PbO2时，掺入少量的某种添加剂，可以改善电极表面微观结构，减小镀层内应力，影响电极的催化活性。如添加金属离子（如Bi3+，As3+，Fe3+）、非金属离子（如F-）、金属氧化物微粒及表面活性物质（如PTFE，SDS）。掺杂主要从以下几方面来提高其性能：较高的析氧过电位和催化活性；较高的稳定性（使用寿命）和抗腐蚀性；较.
. 高的电导率，这些都是研究和改善二氧化铅电极性能的重点。常见的掺杂方法有以下三种：
（1）掺杂离子
在电沉积二氧化铅过程中加入离子，得到的氧化物镀层是通过含Pb2+的溶液阳极氧化生成的纯PbO2以及掺杂外来元素的PbO2构成，其目的是改善镀层的性能，扩宽其应用领域。Velichenko等用电沉积法制备钴掺杂PbO2电极，指出掺杂Co2+离子对二氧化铅电沉积过程影响不是很明显，但却显著增强电催化活性；Leonardo等用含有1mmol/L Fe3+和30mmol/L F-镀液中电沉积制得的二氧化铅电极用来对有机物电解，其OCC(Organic carbon content)减少95%，而纯β-PbO2和Nb/BDD电极分别减少84%和82%；但Fe3+和F-掺杂的PbO2的耐蚀性不及纯二氧化铅电极的耐蚀性；曹江林等研究了F-掺杂对PbO2二氧化铅电极稳定性及电催化性能的影响，指出F-掺杂不仅提高了PbO2稳定性，也提高了其对4-CP的去除效率，显示了良好的应用前景。
（2）掺杂金属氧化物颗粒
Bertoncello等进一步以Ti作基体，在不同的镀液研究其析氧活性，并与PbO2+RuOx作对比，然后通过在不同的镀液制备PbO2+RuO2复合镀层，比较其使用寿命，结果表明：在醋酸+硝酸的镀液体系中获得活性最好的复合镀层。
（3）表面活性物质
表面活性物的加入主要是改变电极的力学性质，最早制备的复合镀层是PbO2+PTFE复合材料，此电极疏水性能强，有利于有机反应物在电极上的吸附，改善了二氧化铅的使用寿命和稳定性；Hwanc等在镀液中掺入PbO2微粒和聚吡咯并沉积在SnO2/Ti基体上，指出PbO2微粒和聚吡咯分别是亲水的活性点和憎水的非活性点，共同促成提高该电极对邻氯苯酚的降解效果。
二氧化铅电极电催化降解对氯苯酚的研究
・３２‘ Ｏｃｔ．２０１２ Ｐｌａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．１０ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２３５
文章编号：１００１—３８４９（２０１２）１０．００３２—０３
二氧化铅电极电催化降解对氯苯酚的研究
周 涛， 姚颖悟， 顿 朋
（河北工业大学化工学院电化学表面技术研究室，天津３００１３０）
摘要：以钛基二氧化铅电极作为阳极，铅电极为阴极，对含对氯苯酚的模拟废水进行了电解氧化处 理，考察了初始浓度、电流密度、ｐＨ、电解质浓度等对化学需氧量去除率的影响。结果表明，在对氯
苯酚的初始浓度为８ｍｍｏｌ／Ｌ、电流密度１０Ａ／ｄｍ 、ｐＨ＝１１、支持电解质０．５ｍｏｌｆＬ Ｎａ ＳＯ 的条件 下，６ｈ降解后化学需氧量去除率达到６５．３％。 关键词：二氧化铅；对氯苯酚；电催化 中图分类号：Ｘ７０３．１ 文献标识码：Ａ
Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ４－ＣＰ ｂｙ ＰｂＯ２ Ａｎｏｄｅ
ＺＨＯＵ Ｔａｏ，ＹＡＯ Ｙｉｎｇ—ＷＵ，ＤＵ Ｐｅｎｇ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ－ ｇＹ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ４一ＣＰ ｗａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃａｌｌｙ ｏｘｉｄａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｐｂ ｃａｔｈｏｄｅ ａｎｄ Ｔｉ／ＰｂＯ，ａｎｏｄｅ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉ￣，ｐＨ ａｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ＣＯＤ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｅｘａｍ．
ｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＣＯＤ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｔｏ ６５．３％ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｎｉ— ｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ８ ｍｍｏ１／Ｌ，ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ １０ Ａ／ｄｍ ，ｐＨ ｖａｌｕｅ ｌ１．ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ０．５ ｍｏｌ／Ｌａｎｄ ｔｉｍｅ ６ｈ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｅａｄ ｄｉｏｘｉｄｅ；４－ＣＰ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｃａｔａｌｙｔｉｃ
二氧化铅电极的制备工艺
二氧化铅电极的制备工艺
尹卫华;杨丽娜;周裕高;韦志伟
【摘 要】Lead dioxide coating was prepared on a Ti substrate by pulsed
current technique. The effect of the pulsed current density, pulsed time
and relaxation time on the morphology and electrochemical properties of
the coating was studied by means of scanning electron microscopy and
electrochemical testing. Compared with lead dioxide fabricated by
common electroplate technique, lead dioxide prepared by pulsed current
technique is more dense, has no hole, shows better corrosion resisting
property and more stable electrochemical properties.%采用脉冲电流技术制备钛基二氧化铅电极,研究了脉冲电流密度,脉冲时间,脉冲间隔等因素对钛基二氧化铅形貌以及电化学特性的影响.与直流电镀二氧化铅比较,利用脉冲电镀制备的二氧化铅镀层更加致密,电化学性能更加稳定.
【期刊名称】《腐蚀与防护》
【年(卷),期】2013(034)001
【总页数】4页(P71-73,94)
【关键词】二氧化铅;脉冲电镀;电化学测试
【作 者】尹卫华;杨丽娜;周裕高;韦志伟
【作者单位】南丹县南方有色冶炼有限责任公司,河池547000
【正文语种】中 文 【中图分类】TG174.4
二氧化铅电极掺杂改性研究进展
２０１３年３月 电镀与精饰 第３５卷第３期（总２４０期） ・７・
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８４９．２０１３．０３．００３
二氧化铅电极掺杂改性研究进展
赵曼曼， 姚颖悟， 周 涛
（河北工业大学化工学院电化学表面技术研究室，天津３００１３０）
摘要：概述了二氧化铅电极掺杂改性的研究进展。电沉积二氧化铅时，添加某些离子或颗粒能改善
其电催化活性和稳定性，这些离子和颗粒主要包括Ｂｉ¨、Ｆ 、Ｆｅ¨、Ｃｏ¨、Ｎｉ¨、Ｃｅ¨、ＲｕＯ２、ＰＡＮ、
ＷＣ、ＴｉＯ：和稀土元素等。展望了未来二氧化铅电极材料的发展趋势。
关键词：二氧化铅电极；掺杂离子；掺杂颗粒
中图分类号：ＴＧ１７４．４４ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＰｂＯ２ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ
ＺＨＡＯ Ｍａｎ—ｍａｎ，ＹＡＯ Ｙｉｎｇ—ＷＵ，ＺＨＯＵ Ｔａｏ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｌｃａｄ ｄｉｏｘｉｄｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｄｕｒ－
ｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒ０ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ ｐｕｒｅ ｌｅａｄ ｄｉｏｘｉｄｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｅａｔａｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＰｂＯ２ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｃｏｕｌｄ
ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｓｏｍｅ ｆｏｒｅｉｇｎ ｉｏｎｓ ｏｒ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ Ｂｉ 、Ｆ 、Ｆｅ 、Ｃｏ 、
新型二氧化铅电极的研究进展
第46卷第20期2018年10月广摇州摇化摇工GuangzhouChemicalIndustryVol郾46No郾20
Oct郾2018新型二氧化铅电极的研究进展
孙鹏哲1,2
(1深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司,广东摇深圳摇518000;
2重庆市环境保护设计工程设计研究院有限公司,重庆摇404200)
摘摇要:概述了近年来国内采用压塑法制备复合二氧化铅电极的研究进展,主要涉及塑片复合二氧化铅电极的制备方法(包
括原料的制备方法、压制的方法)、掺杂改性(改性材料有石墨粉、活性炭粉、金属粉以及金属氧化物粉)及在污水处理方面的应
用。研究采用改性材料和二氧化铅粉末混合掺杂,从而优化电极;并指出塑片二氧化铅电极现存的问题,并展望了塑片二氧化铅
电极的发展方向。关键词:二氧化铅;压塑法;塑片电极;改性材料摇中图分类号:O646摇摇摇摇文献标志码:A文章编号:1001-9677(2018)20-0024-03
ResearchProgressonNewLeadDioxideElectrode
SUNPeng-zhe1,2
(1IEREEnvironmentProtectionEngineeringTechniqueCo郾,Ltd郾,GuangdongShenzhen518000;
2ChongqingEnvironmentEngineeringAcaoemuCo郾,Ltd,Chongqing404200,China)
Abstract:Inrecentyears,researchprogressonplasticpieceofleaddioxidecompositeelectrodes,whichwere
preparedbythehighpressuremoldingtechnique,wassummarized郾Thenewpreparationmethodofleaddioxideelectrode
mainlyinvolvedthemethodsforpreparationofplasticpieceofleaddioxideelectrode,whichincludedpreparationofraw
二氧化铅电极上有机污染物的电化学降解
第２５卷 第２期 苏州科技学院学报（工程技术版） Ｖｏ１．２５ Ｎｏ．２ ２０１２年６月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） Ｊｕｎ．２０１２
二氧化铅电极上有机污染物的电化学降解
冯 磊 ．魏 杰 ，
（１．苏州科技学院化学与生物工程学院，江苏苏州２１５００９；２．江苏省环境功能材料重点实验室，江苏苏州２１５００９）
摘 要：采用稳态极化等方法对二氧化铅电极阳极降解对硝基苯酚（ＰＮＰ）的电极过程进行了研究。考察了电流密
度、支持电解质种类、对硝基苯酚初始浓度和降解时间等因素对降解效果的影响。实验结果表明．二氧化铅电极能够
对对硝基苯酚进行有效地降解。通过正交实验，得到较优工艺条件为阳极电流密度为２０ ｍＡ・ｃｍ 、电解质种类为
０．１ ｍｏｌ・Ｌ～ＮａＣ１、ＰＮＰ初始浓度为４００ ｍｇ・Ｌ～、降解时间为４ ｈ。采用紫外图谱扫描（ＵＶ）分析了电化学降解ＰＮＰ的 中间产物，初步探讨了降解机理及二氧化铅电极降解对硝基苯酚遵循一级反应动力学规律。
关键词：电催化氧化；二氧化铅电极；对硝基苯酚
中图分类号：ＴＱ１５０．９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２—０６７９（２０１２）０２—０００１—０４
对硝基苯酚广泛用于生产医药、杀菌剂、杀虫剂和染料。美国国家环保局很早就将对硝基苯酚列为主要
有机污染物之一。对硝基苯酚也是我国６８种水中优先控制污染物黑名单之一．该类废水的处理一直是水污 染治理的难 Ｈ１。
目前，国内外对含酚废水的常用处理方法有生物法、物化法和氧化法等 。电催化氧化法是去除有毒有
害污染物的有效方法之一 ２】。由于有机污染物多是在阳极发生氧化反应而被降解去除。因而选择具有高催
化活性的阳极材料尤为重要。自２０世纪６０年代发明形稳电极（ＤＳＡ）以来，人们对其进行了大量的研究，并 已经在氯碱、硫酸和电镀等工业领域获得应用。由于ＤＳＡ电极材料具有金属氧化物的催化活性和较高的稳
钛基二氧化铅阳极
钛基二氧化铅阳极
钛基二氧化铅阳极是一种特殊的电极材料，具有许多优势和应用。
首先，这种阳极在使用过程中不会造成对电解溶液的铅污染，从而无需对电解液进行专门的除铅处理，也能避免阴极产品铅元素的吸入，提高成品的纯度。
其次，钛基二氧化铅阳极能显著提高电流效率，通常可以达到93%-95%，比传统的铅阳极高出4%-5%。此外，使用这种阳极的槽电压比铅阳极槽电压低5%-8%，具有显著的节电效果。
再次，钛基二氧化铅阳极的使用寿命是铅阳极的1.5-2.0倍，尽管其一次性投入造价约是铅阳极的2倍，但其基材和导电棒可重复使用，因此从长期来看，其成本效益是显著的。
最后，钛基二氧化铅阳极具有耐化学腐蚀性强、氧超电位高、在水溶液里电解时氧化能力强、可通过电流密度大等特点，因此广泛应用于电镀、湿法冶金、废水处理、阴极防腐等领域。
总的来说，钛基二氧化铅阳极是一种高效、环保、耐用的电极材料，已经在许多工业领域取代了传统的电极材料。
钛基氧化物涂层阳极研究(三)：二氧化铅系列涂层
钛基氧化物涂层阳极研究(三)：二氧化铅系列涂层 2016-08-17 13:10来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
二氧化铅电极
钛阳极铅系涂层电极是指在钛基体上涂覆氧化铅的电极。二氧化铅电极在水溶液中电解时具
有析氧电位高 ,氧化能力强 ,耐腐蚀性好、导电性好、可通过大电流等特点。因此二氧化铅氧化
物作为重要的电极被广泛应用。目前 ,二氧化铅电极广泛使用钛作为电极基体,即钛基二氧化铅电
极(Ti/β-PbO
2)。
由于β-PbO
2固有的电积畸变使β-PbO
2与基体不能牢固地结合,使用过程中钛基体会产
生氧化物薄膜 ,会使金属钛钝化 ,导致导电困难。为了提高二氧化铅电极的坚固性、导电性和耐
腐蚀性 ,研究人员对电极底层和表面层进行了改进 ,并增加了中间层。
中间层的作用是加强基体与活性层的附着力 , 避免涂层脱落 ,防止钛基体的钝化 ,保护
钛基体不被氧化 ,避免高阻性二氧化钛氧化膜的生成 ,从而有利于提高电极的寿命和稳定性。
范洪富等制备了含SnO
2中间层的PbO
2电极 ,结果表明增加SnO
2中间层可有效提高
PbO
2电极的电催化性能。尹红霞等采用电沉积-热解氧化法制备了含中间层SnO
2+Sb
2O
3的钛
基体二氧化铅电极(Ti/SnO
2 + Sb
2O
3/PbO
2)。研究表明 , Ti/SnO
2+ Sb
2O
3/PbO
2电极对甲基橙
具有很好的脱色降解作用 ,锑掺杂量摩尔比Sn∶Sb = 10∶1 时 ,电极的脱色降解效果最优。
徐亮等制备了Ti/PbO
2电极和含有中间层的Ti/MnO
2/PbO
2电极。结果表明, 含有中间
层的Ti/MnO
2/PbO
2电极的稳定性、寿命、析氧电位以及电催化活性都较不含中间层的Ti/PbO
2
电极有所提高。
在电沉积β-PbO
2层时,由其晶体结构所决定 ,不可避免地产生β-PbO
2镀层内固有的内应
力 ,可通过向涂层中掺杂防腐蚀的、电化学性能不活泼的颗粒物料和纤维物料来消除这种内应力。
二氧化铅电极制作
二氧化铅电极制作
1.原料准备：制作二氧化铅电极的主要原料是氧化铅粉末。选取高纯度的氧化铅粉末，通常需要对其进行筛分和烘干处理，以保证杂质含量的低和粉末的干燥状态。
2.材料混合：将氧化铅粉末与导电粉末（如石墨粉末）进行混合。石墨粉末的添加可以提高电极的导电性能，使得电极在电化学反应中更加稳定。
3.粘结剂添加：将适量的粘结剂（如聚四氟乙烯）加入混合物中，用于粘结铅粉和石墨粉末，增加电极的机械强度，避免在使用过程中发生脱落。
4.加水搅拌：在混合物中逐渐加入适量的水，用搅拌器进行充分搅拌，使得混合物形成糊状。
5.电极成型：将搅拌后的混合物注入模具中，采用压制方法将其压制成块状。通过控制压力、温度和时间等参数，可以得到均匀致密的电极块。
6.干燥和烧结：将电极块放入烘箱中进行干燥，使其失去大部分的水分。然后将干燥后的电极块放入高温烧结炉中，进行高温煅烧。在烧结过程中，混合物中的有机物质会燃尽，同时铅粉末会发生还原反应生成二氧化铅。经过烧结的电极块具有高密度和优良的导电性能。
7.切割和组装：将烧结后的块状电极切割成所需的形状和尺寸，然后进行表面处理，如研磨和抛光。最后，根据需要，将电极与电解质、导线等组装在一起，形成完整的二氧化铅电极。 1.高催化活性：二氧化铅电极具有良好的催化性能，可用于电解、催化还原等反应，提高反应速率和效率。
2.耐腐蚀性好：二氧化铅电极具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性，能够在酸性和碱性介质中长期稳定运行。
3.寿命长：由于其材料稳定性和良好的导电性能，二氧化铅电极具有较长的使用寿命。
4.易制备：二氧化铅电极的制备工艺相对简单，原料易得，制作成本较低。
基于以上特点，二氧化铅电极在许多领域有广泛应用。例如，它可以作为铅酸电池的正极材料，用于存储和释放能量；在电解池中，它可以用于电解水和电解盐溶液，产生氢气和氯气等；在光电催化领域，二氧化铅电极可以用于光电池和光催化反应，如光电解水制氢等。
二氧化铅电极
1 二氧化铅电极的改性
随着工业和科学技术的不断发展，传统的阳极材料越来越表现出其局限性。例如，铂金费用太高；石墨在氯碱工业和析氧体系中的耐蚀性不理想，强度较小：铅合金阳极有耐腐蚀性能差，电催化性能低，电力消耗大等缺点。从节能、降耗、无污染等对于所谓“绿色材料”的要求出发，人们希望寻找到长寿命、电化学催化性能高、无二次污染的新型阳极。
在析氧环境下，人们研制开发了二氧化铅电极，PbO2：是缺氧含过量铅的非化学计量化合物，有多种晶型，用阳极电沉积法镀制的β-PbO2：具有抗氧化、耐腐蚀(在强酸H2S04或HN03中有较高的稳定性)、氧超电位高、导电性良好、结合力强、在水溶液里电解时氧化能力强、可通过大电流等特点，很具发展前景。目前已广泛应用于电镀、冶炼、废水处理、阴极防腐等领域，是许多其它电极材料(如DSA，铅、钛镀铂)所无法取代的。
二氧化铅电极具有电阻率低、化学性质稳定、耐蚀性好、导电性好、可通过大电流等特性，广泛应用于各类有机物、无机物的电解制备及污水处理和高纯水制备工艺过程中，应用领域十分广泛。Pb02具有导电性能优越、充放电可逆性好以及价格低廉等优点，广泛用作铅酸电池正极，目前铅酸蓄电池正极活性物质二氧化铅的利用率还不高，一般不超过50％，大电流放电时则更低。所以，提高正极活性物质二氧化铅利用率对于提高电池比能量具有实际意义。
十九世纪，就已经有人把二氧化铅作为阳极材料来研究，但直到发现了二氧化铅能方便地在硝酸铅溶液里通过阳极电沉积而制得后才得以被运用，1934年，Pb02电极曾作为铂电极的代用电极在过氯酸盐生产中使用过，当时二氧化铅的制造方法是，将内径25cm，长度120cm的铁筒内侧作为阳极，电镀液为230g／L硝酸铅溶液，阳极电流密度7A／dm2，800C，电沉积2天．得厚度1cm的二氧化铅。二氧化铅从铁基体剥离后，经机械加工成宽5cm，长35cm，厚1cm的长方形。将5—10块二氧化铅板状电极连结起来用在过氯酸盐生产中。
铅酸蓄电池的极板形式
铅酸蓄电池的极板形式
铅酸蓄电池的极板形式如下：
极板是由集流体、活性物质及添加辅料等构成的蓄电池的电极，为熟极板与生极板的统称。
1、熟极板：产品为进行化成后的极板，其主要活物质为铅或二氧化铅。
2、生极板：产品为未进行化成的极板，其主要活物质为氧化铅和硫酸铅。
3、干式荷电熟极板：极板为干态且处于高荷电状态的熟极板。
4、普通型熟极板：极板为干态且处于低荷电状态的熟极板。
5、游离铅：生极板固化后未能氧化而剩余的金属铅。
6、极板额定容量：极板制造商所标称的10小时率容量。
7、主检极板：用于测量检定的极板。
8、辅助极板：用于测量主检极板时相对应的极板，是以测定的极板与其构成导通电流回路，用于以实现主检极板的容量放电测量过程。
9、参比电极：测量正货负极板电位时作为参照比较的电极。是以测定的极板与精确已知电极电势数值的参比电极构成电池，用于测定主检极板电位数值。
10、涂膏式极板外观：
10.1极板弯曲：极板弧状变形。
10.2极板活性物质掉块：极板上活性物质脱离板栅，且形成穿透性缺陷。 10.3极板表面脱皮有起泡：活性物质直接层状剥离，但未形成穿透性缺陷。
10.4极板活性物质凹陷：极板上活性物质局部明显低于极板表面。
10.5极板四框歪斜：极板对角线不相等。
10.6极板活性物质酥松：活性物质之间或与板栅之间结合力变差。
11、管式极板外观：
11.1丝管破裂：丝管表面一处或多处相互脱离。
11.2丝管散头：丝管顶端发散。
11.3铅膏粘附：丝管外表面粘附活性物质。
11.4空管：丝管与板栅骨架之间没有活性物质。
12、极板成分：
12.1二氧化铅含量：正极熟板中二氧化铅量占全部活性物质量的百分数。
12.2氧化铅含量：负极熟板中氧化铅量占全部活性物质量的百分数。
12.3硫酸铅含量：生板中硫酸铅量占全部干铅膏质量的百分数。
12.4游离铅含量：生板中游离铅量占全部干铅膏质量的百分数。