耐腐蚀性能。按电化学序排列，钛是相当活泼的金
属，但由于较高的氧亲和力，在上述环境中能够形
成坚固的氧化物钝化膜，因而具有优异的耐腐蚀
性能。
自从Beer发明钛基涂层电极以来，铱钌氧化物
便开始用于析氧电极的制备。降低贵金属使用量并
且提高活性组分(铱或钌)的催化活性，掺杂硅p 、
锰【6]、钴 、铯+铌 引、钽【 以及钼[10]等元素的复合
氧化物催化剂备受关注。析氧电催化性能的改善被
解释为晶粒细化、多孔结构、活性相的表面富集等。
尽管可以获得较高的析氧电催化活性，然而这些催
化剂中活性组分铱或钌的质量分数依然较高，达到
60％~80％。此外，这些催化剂并不能用于膜电极
(MEA)的制备，也就无法用于质子交换膜水电解
池中。
针对上述情况，本工作主要进行了以下研究：
PEM水电解池析氧电极支撑体材料选用金属钛网，
加入载体二氧化钛(TiO2)，采用热解法制备一体化
析氧电极载体催化剂，探讨了载体对于析氧电极形
貌以及性能的影响；同时将所制备的析氧电极与喷
涂制备的析氢电极以及Nation膜热压，制备MEA，
组装固体聚合物电解质(solid polymer electrolyte，
SPE)纯水电解池，综合物化、电化学以及单池测
试等表征，综合评价一体化析氧电极载体催化剂的
析氧电催化活性。
1 实 验
1．1 析氧电极制备
(1)钛网基体(宝鸡市，2．1cmx2．8cm)的预
处理
①碱性除油：质量比1：1的洗衣粉和无水碳酸
钠(北京化工厂)加入200mL蒸馏水并升温至90℃ ，
放入钛网，煮30min，蒸馏水冲洗，烘干。
② 酸洗：30％ 的HC1(北京化工厂)溶液升温
至90~C，放入钛网，至溶液呈红色为止，迅速用大
量蒸馏水冲洗，后置于乙醇溶液中浸泡待用。
(2)析氧电极制备称取一定质量的H2IrC16·
6H2O (北京有色金属研究院)溶于体积比为1：1
的乙醇与异丙醇溶液(Ir，O．05mol／L)，并加入TiO2
超声处理(Ir：Ti质量比I：1)。将前处理的钛网
放入前体溶液，浸渍10min。80~C真空干燥后，放
入预加热的马弗炉中400~C煅烧10min。重复上述
浸渍一干燥一煅烧过程5次，直至钛网基体上的铱氧
化物载量达到1．5mg／cm2。无载体加入析氧电极的
制备采用上述方法， 铱氧化物载量依然是
1．5mg／cmz。
1．2 阴极催化层及PEM 水电解膜电极的制备
阴极催化层制备工艺步骤如下：称取37rag Pt／C
(质量分数为40％，美国杜邦公司)与7．6mL异丙
醇以及82mgNation溶液(质量分数为5％)混合冰
浴超声60min，喷涂至PTFE膜(30cm2)表面，即
可得到阴极催化层，其中Pt／C载量是0．5mg／cm2。
PEM 水电解膜电极的制备如下：分别裁取1c
制备的阴阳极催化层，置于预处理好的Nation212
膜(美国杜邦公司)的两侧，135℃，75 ／c 热压
3min，揭去PTFE，即可制备得到膜电极。
1．3 催化剂的表面形貌表征
采用JSM 6480LV型扫描电镜测试仪对制备的
析氧电极进行表面形貌分析。
1．4 催化剂的电化学表征
电化学测试采用传统的三电极体系在标准的恒
温玻璃电解池中进行，以所制电极为工作电极，Pt
片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，所用的电
解质溶液为0．1mol／L的H2SO4(北京化工厂)溶液，
工作温度为25℃ 。所有的电化学测试均由VMP2(美
国普林斯顿公司)电化学测试仪完成。循环伏安测
试的电位区间是0～1V，扫描速度是20mV／s；交流
阻抗的测试电位是1．18V，频率扫描范围9mHz～
99kHz，振幅是20mV。
1．5 催化剂的PEM 水电解单池表征
将1．2节中制备的膜电极放入2块自制有效面
积为5cm 镀金的钛流场板中，两侧分别加上集
