Ti/MnO2耐酸阳极固溶体形成机制及其第一性原理研究

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。本课题将采用结构理论、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深入系统的探讨。研究内容包括:在Ti基体上共渗B、C、N等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稀土、Sn、Sb等氧化物掺杂的固溶体中间层和MnO2活化层。重点是采用XRD、XPS、SEM、热分析等技术，考察固溶体类型、固溶度、缺陷、晶格参数等因素对固溶体的形成及变化规律的影响。同时采用第一性原理计算固溶体的热力学稳定性、相图、缺陷形成能、态密度、能带结构等，对影响固溶体的导电性、掺杂稳定性的因素，以及其在电极中的作用进行分析。通过实验、理论与计算的结合，优化电极制备工艺参数，为该类电极的研发提供理论依据。