电化学氧化技术处理生物难降解有机污水被证实是一种有效且极具发展潜力的废水防治技术,然而其核心部件—阳极氧化电极因在稳定性、效率和效益等方面还无法满足工程需要成为限制其实际应用和推广的一大障碍。由于PbO₂具有类似于金属的良好导电性、能允许大的电流通过、化学稳定性优异、经济成本低及对有机污染物催化氧化有效等特性,常被阳极电沉积在阀金属钛材上制成钛基PbO₂涂层电极来作为生物难降解有机污水处理用电极材料,并已显现出它在高浓度有机污水预处理具有较大的技术优势。但使用中也发现该电极存在耐久性差、催化活性不够高、结合不够牢固等缺陷。引入适宜的中间层和利用稀土化合物改性已被研究者证实能有效解决上述缺陷的重要技术途径,为此本研究旨在探讨通过可控性强的电沉积法制备中间层以提高电极的性能,考察有不同中间层的PbO₂涂层电极在硫酸溶液中的析氧失活行为,同时还系统地研究了稀土钕以离子和氧化物形式添加对钛基PbO₂电极的性能影响。研究取得的主要结果有:（1）制备出阴极电镀Ni、Cu-Ni复合层为中间层的Ti/Ni/PbO₂电极和Ti/Cu-Ni/PbO₂电极。与无中间层的Ti/PbO₂电极对比,通过对电极表面形貌、晶体结构、稳定性及催化性能等表征,发现中间镀层的引入均提高了电极的稳定性并改善电极表面电势分布,提高电极的导电性,降低槽压和能耗。Ti/Ni/PbO₂、Ti/Cu-Ni/PbO₂和Ti/PbO₂三种电极的加速寿命时间分别为36h、30h和26h,电极表面电势分别为1.5²V、2³V和6⁶.5V,单位COD处理能耗分别为112kW·h/kg、139.3kW·h/kg和218.6kW·h/kg。同时Ni中间层的引入增加了活性层的沉积速率,细化了电极活性层晶粒,提高电极涂层的催化活性,对模拟苯酚废水中COD去除率为62.1%明显高于Ti/PbO₂的52.6%。（2）采用阳极电沉积法分别制备出以MnO₂和α-PbO₂为中间层的Ti/MnO₂/PbO₂电极、Ti/α-PbO₂/PbO₂电极及无中间层的Ti/PbO₂电极,并对电极晶体结构、稳定性及催化性能等进行表征。结果表明,α-PbO₂中间层提高了Ti/PbO₂电极稳定性,电极的加速寿命时间分别为15h、33h和26h;两种氧化物中间层的引入均改善了电极表面电势分布,提高了电极的导电性及降解废水时的电流效率,降低了槽压及能耗,单位COD处理能耗分别为146.8kW·h/kg、171.2kW·h/kg和218.6kW·h/kg。同时两种氧化物中间层的引入均提高电极的催化活性,Ti/MnO₂/PbO₂电极、Ti/α-PbO₂/PbO₂电极和Ti/PbO₂电极对模拟苯酚废水中COD去除率分别为54.7%、57.5%和52.6%。（3）对存有不同中间层的PbO₂电极在硫酸介质中析氧失活行为进行研究。结果表明,几种电极均呈现出相似的失效演变规律:电极活性层颗粒均随电解时间的增加而发生溶蚀等微观变化,活性层有局部脱落,涂层电极阻抗演变规律表明等效元件拟合值在失活前后发生显著变化。对比不同中间层对失活行为影响可知,结构致密,结合强度高,良好的活性氧阻挡能力的中间层有利于提高电极的稳定性。在电沉积的四种中间层中,Ni中间层的综合性能最优,使得Ti/Ni/PbO₂电极寿命最长;Cu-Ni复合层因铜底层致密性差,导致电极寿命缩短;α-PbO₂中间层结构致密,与活性层结合牢固,Ti/α-PbO₂/PbO₂电极寿命较长;而对MnO₂中间层而言,因其自身应力大造成较多的裂纹存在导致Ti/MnO₂/PbO₂电极寿命最短。（4）稀土Nd³⁺和Nd₂O₃添加制备的PbO₂电极性能研究表明,当Nd³⁺添加50mg/L时所得电极电催化活性最高,COD的去除率可达55.6%,苯酚的降解率可达89.8%,且稀土Nd³⁺加入浓度对电极电催化活性呈非单调影响;稀土Nd₂O₃复合沉积制备出的PbO₂电极中虽未检测出Nd₂O₃的存在,但其对PbO₂的结晶过程会产生一定的影响,随着Nd₂O₃加入量的增加,电极中非活性α-PbO₂的量增加,降低了二氧化铅电极的催化活性,使其对COD的去除率以及苯酚的降解率低于未添加稀土改性的二氧化铅电极。