Ti/MnO2 电极在强酸性溶液中寿命较短一直是电化学工业中的难题。在钛基体和MnO2 活性层之间添加氧化物中间层形成固溶体,是解决上述问题的有效途径。本课题采用结构理论、量化计算和实验手段三位一体的研究思路对该类电极固溶体形成及作用机制进行了深入系统的探讨。首先,在Ti 基体上共渗B、C、N 中的一种或多种进行基体表面合金化,利用电沉积、热分解和溶胶凝胶等组合技术制备了稀土、Sn、Sb 等氧化物掺杂的固溶体中间层和MnO2 活化层。然后,采用XRD、XPS、SEM、TG-DTA等技术,探讨了诸多因素对固溶体的形成及变化规律的影响,重点通过考察该类固溶体的相图,得出固溶体的类型、固溶度及其规律。更重要的是采用第一性原理计算了固溶体的热力学稳定性、相图、缺陷形成能、态密度和能带结构,同时对影响固溶体的导电性、稳定性的因素,以及其在电极中的作用进行了分析。实验结果(钛基体表面合金化和稀土掺杂)、理论结果(相图)和计算结果(第一性原理)的结合表明固溶体中间层的形成是提高耐酸阳极的稳定性和导电性的关键因素。同时得到了一系列优化电极的理论和实验的工艺参数,为该类电极的进一步研发提供了理论依据。
英文主题词Ti/MnO2 anode; solid solution; Frist- Principle method; diffusion metallizing; rare earth doping