银镜反应界面工程：提升Ti/PbO2电极电催化活性与稳定性的创新策略

针对传统Ti/PbO2电极电催化活性低、寿命短的问题，研究人员通过银镜反应构建Ti/Ag/α-PbO2/β-PbO2新型电极，实现界面精准调控。该电极电荷转移电阻（Rct）低至4.424 Ω cm?2，氧析出电位（OEP）达1.95 eV，?OH生成能力提升3.18倍，加速寿命测试显示其稳定性较传统电极提高3.89倍，为染料废水处理提供了高效解决方案。

　　

合成染料废水治理一直是环境领域的重大挑战，尤其是化学性质稳定的蒽醌类染料如茜素红S（ARS），其难以降解的特性导致传统处理方法效率低下。这类污染物不仅造成水体持久性着色，低浓度暴露还可能引发过敏甚至致癌风险。在众多处理技术中，电催化氧化因其强氧化能力和环境友好特性备受关注，但核心瓶颈在于电极材料——传统Ti/PbO₂电极存在活性层易脱落、催化效率不足等问题，严重制约其实际应用。

针对这一难题，钒钛资源综合利用国家重点实验室（国内）的研究团队创新性地将银镜反应引入电极界面工程，开发出Ti/Ag/α-PbO₂/β-PbO₂四层结构电极。通过银层的高温热处理优化界面结合力，结合α-PbO₂的结构强化作用和β-PbO₂的高催化活性，该研究成功实现了电极性能的突破性提升，相关成果发表于《Separation and Purification Technology》。

研究团队采用多步协同技术路线：首先通过有机-无机混酸蚀刻钛基底构建粗糙表面，利用银镜反应沉积致密银层并经100℃热处理强化界面结合；随后采用阶梯式电沉积策略，先在碱性环境制备α-PbO₂过渡层，再于酸性条件沉积β-PbO₂活性层，有效避免银层溶解。电化学测试结合加速寿命实验系统评估了电极性能，并以ARS为模型污染物考察了操作参数对降解效率的影响。

SEM分析显示银镜反应形成的Ag层完整覆盖蚀刻钛基底，为后续PbO₂沉积提供理想成核位点。高温热处理促使Ag-Ti界面形成金属键合，XRD证实热处理后银晶粒尺寸增大且结晶度提升，这是电极稳定性增强的结构基础。

电化学性能方面，优化后的电极展现出4.424 Ω cm^?2的超低电荷转移电阻，较传统电极降低近70%。其氧析出电位高达1.95 eV，电化学活性表面积扩大2.3倍，?OH自由基产率提升3.18倍，这些特性共同促成卓越的催化活性。在2000 mA/cm²的极端条件下，电极寿命达54.5小时，是传统结构的3.89倍。

污染物降解实验揭示：在最佳条件下，ARS去除率98.81%，COD去除率89.40%，能耗降低42%。机理研究表明，Ag层不仅改善电子传输，还通过调控界面电场分布促进?OH生成。GC-MS检测到苯环开环产物，证实了电极对顽固性污染物的深度矿化能力。

该研究通过巧妙的界面设计解决了Ti/PbO₂电极的核心缺陷：银镜反应构建的连续Ag层兼具高导电性和界面保护功能，α/β-PbO₂的协同作用平衡了结构稳定性与催化活性。相比贵金属Pt修饰方案，该方法成本降低80%且避免了催化机制变异问题。实际废水处理测试证实其工业化应用潜力，为电催化材料设计提供了"导电层-过渡层-活性层"的三明治结构新范式。这项成果不仅为染料废水治理提供了高效工具，其界面调控策略对能源存储、电合成等领域电极设计也具有重要借鉴意义。