摘 要

二氧化铅电极一直以来以其优良的导电性能、超强的耐腐蚀性以及较高的析氧电位为人们所熟知。二氧化铅优良的性能使其在人们生活的各个领域都发挥了巨大的作用。二氧化铅电极可以广泛应用在电解工业和环保行业等领域。本文以制备一种催化效率高、寿命长、稳定性好的二氧化铅电极为目的，在甲磺酸镀液中制备铈铋共掺二氧化铅电极，制备好的电极用扫描电子显微镜，X射线衍射图谱和循环伏安法来表征其电催化活性和形貌结构特征。并研究了此类电极对苯酚的降解效果。经过实验研究发现铈铋离子的加入对于二氧化铅电极的电催化活性有显著影响，明显提高了苯酚的去除率，同时增强了二氧化铅电极的氧化活性和稳定性。

关键词：二氧化铅 铈铋共掺 电催化活性

The preparation of Ce/Bi co-doped lead dioxide electrode and the study of its properties

Abstract

Lead dioxide electrodes have long been well known for their excellent electrical conductivity, superb corrosion resistance and high oxygen evolution potential. The excellent properties of lead dioxide make it possible to play a huge role in all areas of people's lives. Lead dioxide electrodes can be widely applied in the domain of electrolysis industry and environmental protection industry，etc . For the purpose of preparing a lead dioxide electrode with high catalytic efficiency, long life and good stability, we prepared cerium bismuth co-doped lead dioxide electrode in methyl sulfonic acid plating solution, and the electrochemical activity and morphology were characterized by scanning electron microscope, X-ray diffraction and cyclic voltammetry of the electrode. The degradation effect on phenol were also studied. The experimental results show that the addition of cerium bismuth ions has a significant effect on the electrocatalytic activity of lead dioxide electrode, meanwhile, it obviously improves the removal rate of phenol, enhances the oxidation activity and the stability of lead dioxide electrode .

Key words: Lead dioxide; Cerium Bismuth codope; Electrocatalytic activity

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 引言 1

1.2钛基二氧化铅电极的介绍 2

1.3二氧化铅电极的表面活性层 3

1.4二氧化铅电极的中间层 3

1.5钛基二氧化铅电极的合成 3

1.5.1钛基二氧化铅电极的合成 3

1.6影响钛基二氧化铅电极活性的因素 4

1.7二氧化铅电极的修饰与改性 6

1.8本课题的设计路线 8

第二章 实验试剂与表征方法 9

2.1 实验仪器 9

2.2实验试剂 10

2.3 表征 11

第三章 共掺二氧化铅电极的制备及表征 12

3.1共掺二氧化铅电极的制备 12

3.2结果与讨论 13

3.2.1基底和中间层SEM分析 13

3.2.2 Ce/Bi-PbO2电极的XRD分析 14

3.2.3 Ce/Bi-PbO2电极的循环伏安测试 15

3.2.4 Ce/Bi-PbO2电极降解苯酚测试 16

第四章 结论与展望 18

4.1结论 18

4.2展望 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 前言

1.1 引言

近年来环境问题日益严重，环境污染的治理一度制约了我们国家的稳定可持续的发展。在众多的环境问题中，有关污水的处理的问题一度成为中国工业产业发展的一大绊脚石。为了解决这一系列有关环境的问题，为人类的生活创造更加好的环境，科学家们一度将目光投向对污水的绿色环保的处理方法的研究中。近日，一种被称为“化学氧化”的新新技术吸引了研究者们的目光，一度成为工业废水处理领域的研究热点。这种技术主要是使用化学反应之中产生的羟基自由基等活性物质污水中的污染元素的氧化对污水进行处理。

电极材料作为电催化技术的温床，对电催化技术处理废水的工作效率起着决定性的作用。对于研究者们来说，开发出高催化活性，具有良好导电性能的阳极材料是解决工业污水的第一步。目前市场上的电极材料主要以非金属，金属和金属氧化物电极为主。其中，非金属电极主要指的是碳素电极，这种电极在早期的电解工业中有广泛的应用。它的优点主要为电催化活性好，使用寿命长，但是与此同时，其自身较大的电阻会产生较大的能耗，不仅如此，使用时间过长会产生极矩的变化，造成生产的不稳定性。金属电极主要是指惰性铂金属电极。这种电极十分容易发生钝化，并且生产的成本远高于其他电极，所以在工业生产中不常被用到。氧化物电极就目前来说最常被使用的就是含有钛基涂层的电极。这种电极的优势在于其性能稳定，不会随使用时间的增长而产生变化，并且其析氧电位很高。这些优势使得钛基涂层电极被誉为目前最有发展前景的一种电极。在众多的金属氧化物涂层电极之中，二氧化铅由于其低廉的价格，高产量，电化学活性稳定等等的优点脱颖而出，受到了研究者们的青睐。

但是，随着对于二氧化铅电极更加深入的了解之后，科学家们发现，二氧化铅的性能还有很大空间可以进行进一步的优化。比如说，二氧化铅的镀层很难均匀地涂抹在电极的表面，涂抹上的镀层又极其容易从电极表面脱落而大大缩短电极的使用寿命以及电化学效率。通过一系列的化学手段可以对二氧化铅电极进行优化，其中使用金属钛作为基体制备的钛基二氧化铅电极脱颖而出。

钛是一种常见的金属。研究表明，金属钛具有良好的耐腐蚀性以及热膨胀性。这种金属与二氧化铅在某些方面有着相近的性质。如果将钛用做二氧化铅电极的基体，再用电沉积的方法将二氧化铅沉积在其表面，所得到的钛基二氧化铅电极(Ti/PbO₂)不仅质量很轻^[1]，也能避免电沉积层剥落。钛基二氧化铅电极在近十几年来被人们广泛的应用在了有机化工，无机化工以及难生物降解和高浓度的有机废水处理的领域之中。

1.2钛基二氧化铅电极的介绍

钛基二氧化铅电极可以在强酸（如：硝酸，硫酸）的腐蚀下保持稳定。钛基二氧化铅电极的性质远优于石墨电极以及一些合金电极。

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