不锈钢催化电极

不锈钢等相关材料由于导电性较好,经济且无污染,具有较好的电催化性能,一直是研究者的广泛关注的目标,对其在催化过程中的机理的研究也不断加深。1966年,LeachSaunders发表了低碳钢的析氢机理研究成果。鉴于此,1970年,不锈钢被O'BrienSeto首次用作氢氧化钠溶液中的氢析出电极。但这些研究都较少关注电流电压特性,也缺乏对法拉第效率的测量等。2013年,Moureaux等首次对不锈钢(用于水锂空气电池)的析氧电催化进行了深入研究分析,把不锈钢作为基底,将未处理的316L不锈钢在1M KOH中测试发现,在100 mA cm-2的电流密度时,过电位为630 mV,具有一定的电催化性能;然后详细研究了催化剂在催化过程中对催化剂表面裂纹形成和成分的影响。接着,S.K.Tiwari等人采用未经处理的AISI 302不锈钢测试在1M KOH中的水氧化催化能力,在25 mA cm-2的电流密度时,过电位只需400 mV,通过40 h的稳定性测试,结果表明反应前后电位几乎未有改变。通过不断的探索研究,人们从直接将未处理不锈钢作为基底做析氧催化剂,到目前已发展为对不锈钢进行原位处理,提升其性能。比如,Schafer等人采用Cl 2对不锈钢304的表面氧化改性,当电流密度为1.5 mA cm-2时,其过电位为260 mV,同时发现表面氧化的AISI 304钢在碱性和中性环境下均表现出优异的电催化长期稳定性。Zhong等人采用水热法和极化循环来激活不锈钢的催化性能,通过在氨水溶液中刻蚀和电化学氧化还原从而在表面获得了丰富的铁/镍氢氧化物,在1M KOH环境下测试,当电流密度为10 mA cm-2时,其氧析出过电位为290 mV,且具有较好的稳定性。而Sengeni Aantharaj将不锈钢用氢氧化钾和次氯酸钠刻蚀处理六小时,在1M KOH中测得其氧析出性能在50 mA cm-2时过电位为288 mV;与未处理的不锈钢相比,电催化性能得到了一定的提升。

在最近研究中,研究者最为关注的是硒化物、磷化物以及金属硫化物等优异的催化剂。他们的研究发现,不锈钢表面的铬和铁等金属元素的组成及其含量将影响表面活性氧化性能。于是,研究人员通过将不锈钢进行表面改性,与硫化物和磷化物等复合掺杂处理不锈钢,以提高氧析出性能。Weitao Qiu等通过将不锈钢材料在400℃的氨气环境下煅烧制得氮化不锈钢NESS,从而得到了良好的氧析出性能,在1M KOH中测得氧析出性能在10 mA cm-2的电流密度时需要过电位为278 mV,塔菲尔斜率仅为83 mV dec-1Xuan Liu等采用硫化处理煅烧不锈钢,从而制得硫化不锈钢SSFS,其氧析出性能在1M KOH中测得10 mA cm-2的电流密度时需要过电位为262 mV,塔菲尔斜率仅为42 mV dec-1。以上成果可以得出结论,通过表面改性不锈钢作为一种非常高效和稳定的氧析出电极,在中性和碱性条件下,对电催化引发水的裂解,在研究应用方面有很大的潜力。

虽然将不锈钢进行各种处理方法改性,作为催化电极材料在水分解应用中得到了广泛的研究,但一般而言,将不锈钢材料转化为催化电极的工作相对较少,还有许多的工作需要进行深入研究。由于改性不绣钢表面的催化活性物质NiO(OH)等已在多种工业相关反应中证明了它们的活性,这些材料在催化大量反应中拥有较大的潜力。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|小口径厚壁钢管-浙江至德钢业有限公司

文章地址:http://www.krisimiller.com/Info/View.Asp?Id=1200

版权所有 © 转载时必须以链接形式注明作者和原始出处

我们需要您的支持与分享

分享到:

相关新闻

    没有资料