氨基碳纳米管掺杂铅基阳极材料的析氧行为
2021-03-17
中南大学学报(自然科学版) 2021年2期
(昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明,650093)
目前,全球约85%的锌是由湿法冶炼工艺生产的,其中,作为湿法炼锌的重要工序之一,锌电积的能耗约占整个湿法流程能耗的80%[1−2],而阳极材料的组成和性质是影响锌电积能耗的重要因素。为降低能耗,研究者们从阳极的元素掺杂和基体改性等方面研究了铅基、钛基和铝基等高电化学催化活性的阳极材料,以此来降低析氧电位[3−5]。
钛基阳极材料具有形状尺寸稳定、强度高、对阴极锌的污染小、析氧电位低、抗腐蚀性好的优点,但制作工艺繁琐、涂层易脱落等不足限制了其工业应用[6−8]。铝基阳极材料以铝作为基体[9−10],具有生产本较低、良好的导电性和析氧电位低的特点,但铝在与其他金属结合时容易产生界面缺陷,影响阳极材料的性能。铅基阳极材料在酸性硫酸盐体系中具有高耐蚀性和稳定性,并易加工成型,因而被广泛应用于工业生产中,但其存在析氧电位高、能耗大、机械性能差和导电性不足的缺点。为解决这些问题,研究者通过元素的掺杂来改善阳极材料性能,研究制备了铅基多元合金[11−12]。研究表明:贵金属和稀土金属的加入能够有效提高铅基阳极材料的电化学催化活性,降低析氧电位。与加入金属元素相比,在铅基中加入合适的非金属增强体对提高阳极材料的性能、降低析氧电位和生产成本具有更广阔的前景[9,13]。
碳纳米管具有良好的导电性和电化学催化活性[14−16],但碳纳米管的比表面积大,容易因较大的表面能和分子之间的范德华力而发生团聚,有效的表面修饰能够降低其团聚效应,提高其在复合材料中的分散性[17]。……
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