Skip to main content
SUPERVISOR
Abbas Aghajani kopaee,Masoud Atapoor
عباس آقاجاني کوپائي (استاد راهنما) مسعود عطاپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reza Alibek
رضا علي بک

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
Metallic oxides coated titanium electrode, also called DSA (dimensionally stable anodes), has been developed as insoluble electrode material, which has found extensive applications in the electrochemical engineering, including electro chlorination, waste water treatment, electroplating, electrosynthesis, cathodic protection and so on. Ti based mixed metal oxides coated anodes were rapidly developed in the past decades for their high stability and extreme durability under aggressive operation conditions, especially, large current oxygen evolution conditions such as anodic oxidation, copper deposits of PCB, high speed electroplating, etc. The purpose of this research was the produce Ti/ 70% IrO 2 -30% ZrO 2 electrodes and then the effect of Rhodium oxide with different molar ratios will be discussed on the electrocatalytic activity, electrical conductivity and stability of these kinds. Traditionally, this kind of electrode material is obtained by thermal decomposition of the corresponding metal chloride salt. The substrates were sand-blasted and then degreased in acetone and etched in the boiling 10% (wt) oxalic acid for 2 h to produce gray surface with uniform roughness, finally, washed with distilled water. The Ti substrates were dipped into the solution with different molar ratios and then slowly withdrawn at a rate of 80 mm/min. The thin films were dried at 100?C for 15 min in the oven, and then sintered in the muffle furnace at 450?C for 15 min. This procedure was repeated 7 times with the steps. A final 2 h annealing at 550?C completed the procedure. With increasing Rhodium oxide, It can be seen that etch pits appearance and cracks distribute as network on the surface. Electrolysis test results showed that by increasing the molar percentage of Rhodium oxide, the chemical and electrochemical stability of titanium anode is increased. Electrochemical impedance spectroscopy measurement shows a slight increase in reaction resistance (R ct ) of oxide catalysts for oxygen evolution in the ‘de-active’ region, while a sharp rise in totally physical impedance of the whole anode. CV-profiles, recorded at different anodisation times, showing the voltammetric (i) decreases with increasing t, though the voltammetric profile does not change. EIS investigation has shown that charge transfer resistance at the outer surface area is increased with increasing [RhO x ]. A significant increase in the electrodes active area is observed for compositions corresponding to more than 15 mol% RhO x in admixture with IrO 2 -ZrO 2 . The voltammetric charge decreases with increasing potential scan rate ?.
الکترودهاي تيتانيومي با پوشش مخلوط اکسيدهاي فلزي، به طور گسترده در صنايع الکتروشيميايي به ويژه استخراج الکتروشيميايي فلزات با هدف تصاعد گاز اکسيژن، صنايع کلر-قليا و همچنين سيستم حفاظت کاتدي به روش اعمال جريان مورد استفاده قرار مي‌گيرند. استفاده از آندهاي پايدار ابعادي به دليل خواص عالي و کم نظير آن‌ها مانند پايداري ابعادي بالا (سرعت تجزيه‌ي کم)، دانسيته جريان آندي بالا، بازده جريان بالا، ولتاژ سل پايين، وزن کم به ازاي واحد سطح، مقاومت به خوردگي در محيط‌هاي حاوي درصدهاي بالاي کلر، توليد کلر بالا در واحد سطح آند و قابليت کاربرد در دماهاي بالاي 95-60 درجه‌ي سانتي‌گراد مي‌باشد. هدف از اين پژوهش ساخت آند تيتانيومي با پوشش IrO 2 -30%ZrO 2 بوده و پس از آن به بررسي تاثير اکسيد روديم با درصد‌هاي مولي مختلف بر ميزان فعاليت الکتروکاتاليزوري، رسانايي الکتريکي و پايداري اين نوع آند پرداخته خواهد شد. براي ساخت آند پايدار ابعادي از روش سنتي تجزيه‌ي حرارتي استفاده شد. بدين منظور ابتدا زير لايه‌ي تيتانيومي را ماسه‌پاشي نموده و پس از آن سطح بستر تيتانيومي سند بلاست شده در اسيد اگزاليک 10 درصد وزني جوشان اسيدشويي گرديد. سپس زير لايه‌ها را در مخلوط پيش‌ماده‌هاي فلزي با نسبت‌هاي مولي متفاوت غوطه‌ور نموده و پس از خارج کردن از محلول با نرخ ثابت و مشخصي، در آون خشک شدند. پس از آن در کوره و در دماي ?C450 به مدت 15 دقيقه عمليات سينترينگ انجام شد. به منظور دستيابي به ضخامت مناسب اين مراحل 7 مرتبه تکرار گرديد. در نهايت عمليات آنيل نهايي در دماي ?C550 به مدت 2 ساعت جهت دستيابي به لايه‌ي اکسيدي با ترکيب مشخص، انجام پذيرفت. نتايج اين پژوهش نشان داد که با افزايش درصد مولي روديم بالک لايه‌ي اکسيدي متخلخل‌تر شده و در مورفولوژي پوشش ترک‌هاي شبکه‌اي با عرض زياد پديد مي‌آيد. نتايج آزمون الکتروليز نشان داد که با افزايش درصد مولي روديم پايداري شيميايي و الکتروشيميايي آند تيتانيومي افزايش مي‌يابد. با گذشت زمان الکتروليز مقاومت انتقال بار هم در سطح فعال داخلي و هم در سطح فعال بيروني نسبت به قبل از آندايزينگ افزايش شديدي يافت. هم‌چنين ميزان بار ولتامتري کمتر گرديد. مطالعات الکتروشيميايي حاکي از آن است که با افزايش درصد مولي روديم مقاومت انتقال بار در سطح فعال بيروني افزايش يافته است ولي در پتانسيل‌هاي اضافي پايين پوشش‌هاي سه جزيي نسبت به پوشش با ترکيب 70%IrO 2 -30%ZrO 2 فعال‌تر بوده چون مقادير ظرفيت خازني لايه‌ي دو گانه در فصل مشترک سطح بيروني با الکتروليت زياد شده است. نتايج آزمون ولتامتري چرخه‌اي نشان داد که با افزايش درصد مولي روديم ميزان بار ولتامتري الکترودها بيشتر شده است. همچنين اين آزمون مشخص کرد که با افزايش نرخ روبش پتانسيل، مقدار بار ولتامتري آندي کاهش مي‌يابد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی