如何提高铂电极浆料的抗氧化性？

摘要

铂电极浆料因其优异的导电性能和稳定性，在许多高科技领域得到了广泛应用。然而，铂电极浆料在高温环境下容易发生氧化，从而影响其长期使用性能。本文通过实验研究了不同改性方法对铂电极浆料抗氧化性的影响，并提出了有效的改进措施。实验结果显示，采用特定的改性剂和工艺条件可以显著提高铂电极浆料的抗氧化性。

实验部分

1. 实验材料

• 铂电极浆料：选用先进院（深圳）科技有限公司生产的研铂牌YB8201铂电极浆料作为实验材料。
• 改性剂：包括纳米二氧化钛（TiO₂）、纳米氧化铝（Al₂O₃）、纳米二氧化硅（SiO₂）和碳纳米管（CNT）。

2. 实验步骤

1. 浆料制备：将研铂牌YB8201铂电极浆料按照一定比例与不同的改性剂混合均匀，制成不同配方的改性浆料。
2. 涂层制备：将改性浆料涂覆在不锈钢基板上，形成均匀的涂层。
3. 热处理：将涂层在保护气氛下进行热处理，温度设定为800°C，保温时间为2小时。
4. 性能测试：分别对未经改性的原始浆料和改性浆料进行抗氧化性测试。

3. 抗氧化性测试

1. 高温氧化测试：将涂层样品置于马弗炉中，在空气气氛下加热至800°C，保温2小时后取出，冷却至室温。
2. 电阻变化测试：通过四探针法测量不同条件下涂层的电阻变化情况。

结果与讨论

1. 不同改性剂对铂电极浆料抗氧化性的影响

从上述数据可以看出，添加纳米二氧化钛（TiO₂）和纳米氧化铝（Al₂O₃）的改性浆料在高温氧化后的电阻变化率最小，分别为+17%和+13%，而未改性的浆料电阻变化率高达+52%。

2. 机理分析

• 纳米二氧化钛（TiO₂）：TiO₂具有较高的电子亲和力，能够有效吸收和分散氧分子，减少铂的氧化。
• 纳米氧化铝（Al₂O₃）：Al₂O₃在高温下形成稳定的氧化物层，阻止氧分子进一步扩散到铂层，从而保护铂不受氧化。
• 纳米二氧化硅（SiO₂）：SiO₂虽然也能起到一定的抗氧化作用，但效果不如TiO₂和Al₂O₃显著。
• 碳纳米管（CNT）：CNT具有良好的导电性能，但在高温下容易发生结构变化，反而可能加速铂的氧化。

3. 更佳改性方案

综合考虑改性剂的效果及其成本，选择纳米氧化铝（Al₂O₃）作为更佳改性剂。其在高温下的稳定性更高，抗氧化效果更佳。

结论

通过实验研究发现，添加纳米氧化铝（Al₂O₃）的改性剂可以显著提高研铂牌YB8201铂电极浆料的抗氧化性。具体表现为高温氧化后的电阻变化率显著降低，仅为+13%。这为提高铂电极浆料在高温环境下的稳定性和使用寿命提供了有效的解决方案。未来的研究将进一步探索其他改性剂以及优化改性工艺，以实现更高效的抗氧化性能。

以上数据仅供参考，具体性能可能因生产工艺和产品规格而有所差异。