1. introduzzjoni tal-anodu tad-diossidu taċ-ċomb

Bl-i żvilupp kontinwu tal-industrija u x-Xjenza u t-Teknolo ġija, il-materjali tradizzjonali tal-anodu qed juru dejjem aktar il-limitazzjonijiet tagħhom. Pereżempju, l-Ispi ża tal-platinu hija għolja wisq; ir-Re żistenza għall-korrużjoni tal-grafita fl-industrija tal-kloralkali u s-sistema tal-evoluzzjoni tal-ossi ġnu mhijiex ideali, u s-sa ħħa hijaBaxxa:l-anodi tal-liga taċ-ċomb għandhom reżistenza għall-korrużjoni fqira, prestazzjoni elettrokatalitika baxxa, u konsum kbir tal-ener ġija. Mir-rekwi żiti tal-hekk imsejħa "materjali ekoloġiċi" bħall-iffrankar tal-ener ġija, it-tnaqqis tal-konsum u l-ħelsien mit-tni ġġis, in-nies jittamaw li jsibu anodi ġodda b ' ħajja twila, prestazzjoni elettrokimika għolja, u l-ebda tniġġis sekondarju. Taħt l-ambjent tal-evoluzzjoni tal-ossi ġnu, in-nies żviluppaw l-elettrodu tad-dijossidu taċ-ċomb (PbO₂): kompost mhux stojkjometriku li huwa defiċjenti fl-ossi ġnu u fih ċomb eċċessiv. Hija għandha forom kristalli multipli,bl-u żu tal-elettrodeposizzjoni tal-anodu li jipproduċiβ-PbO₂, li jkunOssidazzjoni, reżistenza għall-korrużjoni (stabbiltà għolja fl-a ċidu qawwi H₂S0₄jew HN0₃), potenzjal għoli ta ' ossiġnu, konduttività elettrika tajba, forza li torbot b ' saħħitha, kapaċità ta ' ossidazzjoni qawwija meta tkun elettrolizzata f ' soluzzjoni akweja, tista 'Jkollukurrent kbir, eċċ. Fil-pre żent, kien użat ħafna fl-oqsma tal-elettroplejtjar, tidwib, trattament tal-ilma mormi, eċċ., u ma jistgħux jiġu sostitwiti minn ħafna materjali oħra ta ' elettrodi (bħal ASM, lead, titaniumkisja b ' platinu).

1.1 anodu tad-diossidu taċ-ċombKaratteristika

Huwa użat ħafna fil-preparazzjoni elettrolitika ta ' diversi sustanzi organiċi u fil-pro Ċess tat-trattament tad-drana ġġ u l-preparazzjoni tal-ilma ta ' purità għolja,firxa ta ' applikazzjoni hija wiesgħa.Pb02 għandha l-vanta ġġi ta ' konduttività elettrika eċċellenti, ċarġ tajba u r-riversibilità ta ' rilaxx, u prezz baxx. Huwa użat ħafna bħala elettrodu pożittiv għall-batteriji bl-a ċidu taċ-ċomb. Fil-pre żent, ir-rata ta ' utilizzazzjoni ta ' dijossidu taċ-ċomb, il-materjal pożittiv attiv ta ' batteriji ta ' aċtu taċ-ċomb, mhuwiex għoli, u ġeneralment ma jeċċedix 50%. Il-potenzjal tal-evoluzzjoni tal-ossi ġnu huwa għoli, ġeneralment 1.75 V (relattiv għall-elettrodu kalomel), u għandu forza qawwija ta ' tnaqqisTaid-degradazzjonigħal organicMaterjal(COD).

1.2 saff tal-qieg ħ tad-dijossidu taċ-ċomb ta ' anodu

Il-materjali użati bħalissa bħala s-saff ta ' isfel huma: il-metalli tal-grupp tal-platinu u l-ossidi tagħhom, ossidu tal-landa tal-antimonju, is-saffi tal-qieg ħ tal-irdju tat-tantalu, eċċ., il-proprjetajiet tagħhom huma kif ġej: (1) metalli tal-grupp tal-platinu u l-ossidi tagħhom:Hbħala konduttività elettrika tajba, li jistgħu jtejbu ħafna l-prestazzjoni tal-irbit tal-kisja u l-sottostrat. (2) ossidu tal-antimonju tan-nit: is-saff tal-ossidu tal-landa tal-antimonju miksub bil-metodu ta ' dekompożizzjoni termali huwa dens u uniformi. Ma ' dan is-saff ta ' taħt, huwa diffiċli għall-elettrolit li tippenetra l-wi ċċ tat-titanju, l-atomi tal-ossi ġnu jew 02-. It-tixrid ta ' joni fil-matri ċi tat-titanju huwa mblokkat ukoll, u b ' hekk tiġi evitata l-formazzjoni ta ' Ti02. Barra minn hekk, il-Ti02 hija semikonduttur ta ' tip N-GAP wiesa '. Wara d-doping b ' SB, l-elettron żejjed fil-Sn02 kannizzata ssostitwixxa l-atomatom pentavalenti fil-Sn02 kannizzata b ' elettron addizzjonali li jidħol fil-faxxa ta ' trasmissjoni, li żied bil-kbir il-kon ċentrazzjoni ta ' elettroni fil-faxxa ta ' konduzzjoni. Madankollu, meta SB huwa wisq, il-grad diżordni ta ' l-sn02 kannizzata se jiżdiedu, u l-konduttività elettrika tal-sn02 se jitnaqqas. Għalhekk, il-kontenut tal-SB huwa relatat mas-superjorità u l-inferjorità tal-prestazzjoni sottostanti. Dan is-saff tal-qieg ħ għandu wkoll l-effett li jnaqqas l-istress intern tal-kisja. (3) is-saff tal-qieg ħ tal-ossidu kompost tat-titanju-tantalu: dan is-saff tal-qieg ħ għandu l-karatteristi ċi ta ' konduttività tajba, reżistenza tajba għall-korrużjoni, u attività elettrokimika baxxa. Anke jekk is-saff tal-qieg ħ ikun espost matul il-pro Ċess tal-elettrolisi, ma sseħħ l-ebda reazzjoni elettrolitika, għalhekk m ' hemm l-ebda problema li s-saff tal-kisi jitella ' minħabba dan.

1.3 saff attiv tal-wi ċċtaċ-ċombanodu tad-dijossidu 

Is-saff attiv tal-wi ċċ PbO2 ġeneralment jitħejja permezz ta ' metodu ta ' elettrodepożizzjoni. Hija għandha żewġ forom kristall, α u β, u β-PbO2 għandha reżistenza għall-korrużjoni tajba u konduttività elettrika, u normalment tintuża bħala s-saff attiv tal-wi ċċ ta ' elettrodu. Madankollu, α-PbO2 għandha forza vinkolanti qawwija, u d-distanza Atomika tagħha-O hija bejn "saff ta ' isfel" u β-PbO2, li tista ' taġixxi bħala fużjoni ta ' lqugħ, tnaqqas id-distorsjoni tal-elettrodeposizzjoni u żżid l-affinità bejn il-wi ċċ u s-saff ta ' isfel. Għalhekk, fil-pro Ċess ta ' l-elettroplating, l-α-type PbO2 tista ' tiġi depożitata taħt kondizzjonijiet alkalini qawwija l-ewwel, u β-type PbO2 jistgħu jiġu depożitati taħt kondizzjonijiet aċidużi biex itejbu l-ħajja tas-servizz ta ' l-elettrodu.

2. l-oqsma tal-applikazzjoni tal-elettrodu b ' bażi ta ' titanium dioxide

Taħt l-ambjent tal-evoluzzjoni tal-ossi ġnu, l-elettrodi tad-dijossidu taċ-ċombHuwaŻviluppati. PbO2 huwa kompost mhux stojkjometriku li huwa defiċjenti fl-ossi ġnu u fih ċomb eċċessiv. Hija għandha varjetà ta ' forom tal-kristall. Korrużjoni (stabbiltà ogħla fil-H2S04 ta ' l-a ċidu qawwi jew HN03), potenzjal għoli ta ' ossiġnu, konduttività elettrika tajba, forza li torbot b ' saħħitha, kapaċità ta ' ossidazzjoni qawwija meta tkun elettrolizzata f ' soluzzjoni akweja, tista 'Jkollukurrent kbir, eċċ.,li huwa promettenti ħafna. Fil-pre żent, dan intuża ħafna fl-oqsma tal-elettroplejtjar, it-tidwib, l-iskart trattament ta ' l-ilma, katodu-korrużjoni, eċċ., li ma tistax tiġi sostitwita b ' ħafna materjali oħra ta ' elettrodi (bħal ASM, lead, kisi tat-titanju platinu).

Elettrodi tad-dijossidu taċ-ċomb għandhom reżistività baxxa, proprjetajiet kimiċi stabbli, reżistenza għall-korrużjoni tajba, konduttività elettrika tajba, u jistgħu jintużaw għal kurrenti kbar. Dawn jintużaw ħafna fit-t ħejjija elettrolitika ta ' diversi sustanzi organiċi u inorganiċi, it-trattament tad-drana ġġ u l-pro ċessi ta ' preparazzjoni tal-ilma ta ' purità għolja. Il-qasam tal-applikazzjoni huwa wiesa ' ħafna.

2.1 industrija kimika inorganika

2.1.1Chlorate,L-elettrodu PbO2 ilu jintuża fl-industrija tal-klorat għal żmien twil. Il-produzzjoni tal-bromat u l-jodat bl-u żu ta ' elettrodi PbO2 hija relattivament matura, speċjalment il-jodat. Minħabba l-istruttura tal-wi ċċ tal-elettrodi PbO2, flimkien ma ' reazzjonijiet elettrokimiċi, għandu wkoll rwol katalitiku.

2.1.2 elettrolizzati H2O2

H2O2 prodott bl-elettrolisi ġeneralment juża PT bħala elettrodu. Xi nies studjaw l-u żu ta ' MnO2, Fe3O4, grafit, eċċ bħala materjali ta ' anodu, iżda ma kinux ta ' suċċess, u PbO2 bħala anodu kiseb benefiċċji ekonomiċi tajbin. Minħabba li l-potenzjal żejjed ta ' l-elettrodu PbO2 għall-ossiġenu huwa kemmxejn aktar baxx minn dak ta ' PT, in-nies wettqu riċerka fuq is-sostituzzjoni ta ' l-elettrodu PT b ' PbO2 elettrodu. Matul it-tieni Gwerra Dinjija, il-Ġappun ma kellux platinu u H2O2 kien neċessità militari, hekk fl-1944-1945, induna bl-industrijalizzazzjoni ta ' elettrodi PbO2 ħielsa mis-sottostrat minflok H2O2 ibbażati fuq PT.

2.2 industrija kimika organika

L-applikazzjoni ta ' elettrodi PbO2 fis-sinte Żi organika mhijiex matura bħal f ' applikazzjonijiet ta ' sinteżi inorganiċi, u ħafna għadhom qed jiġu esplorati.

2.2.1 kloroform. 

Fil-preparazzjoni tal-kloroform, l-elettrodu PbO2 huwa wżat minflok l-elettrodu tal-PT għali. L-effett huwa ideali. L-aktar kondizzjonijiet xierqa għall-elettrosintesi ta ' kloroform: NaCl 300g/L, EtOH 25ml/L, PH 8 ~ 10, temperatura 60 ~ 70 ° c; Id-densità tal-kurrent anodiku hija 0.3 sa 0.5 A/m2, l-effi ċjenza attwali hija 80% għal 90%, il-vulta ġġ taċ-ċellula huwa 5V, ir-rata tal-konver żjoni hija ta ' 98% għal 99%, u l-purità hija 99.5% għal 99.9%. Fil-preparazzjoni tal-bromoform, l-effi ċjenza attwali hija ta ' 92.5%, il-platinu huwa 87%, u l-grafit huwa ta ' 86%. PbO2 huwa l-iktar materjal ta ' anodu effettiv f ' iodoform electrosintesi. L-effi ċjenza attwali hija ta ' 90%, u t-telf ta ' anodu huwa negliġibbli.

2.2.2 aċidu isobutiriku

Industrijalment, l-a ċidu isobutiriku huwa magħmul minn KMnO₄ta ' isotanol f ' midjum alkalin u ossidizzat u rettifikat biex jipproduċi 1t ta ' aċidu isobutiriku. Minbarra l-isobutanol tal-materja prima prinċipali, għad għandu bżonn madwar 3.2 tKMnO4, 1.6 tH2SO4, il-materjali awżiljarji bħal 0.3 tNa2CO3 għandhom prezz għoli u jipproduċu kważi 2tMnO2 fdal tal-iskart, li jniġġes l-ambjent. L-u żu ta ' elettrodi tad-dijossidu taċ-ċomb ibbażati fuq iċ-ċomb biex jossida indirettament l-' isobutanol għall-aċidu isobutiriku jnaqqas it-tni ġġis ambjentali.

2.2.3 trattament tad-drana ġġ

Elettrodi PbO2 bbażati fuq it-titanju jintużaw biex jikkuraw pollutanti organiċi diffiċli biex jiġu bio-degradabbli, pollutanti bio-tossiċi, u ilma tad-drana ġġ organiku b ' temperatura għolja. Degradazzjoni ta ' soluzzjoni ta ' methyl orange 10 mg/L b ' elettrodu PbO2 ibbażat fuq it-titanju wera li r-rata ta ' tneħħija ta ' methyl orange kienet ta ' kważi 100% meta trattata b ' densità kurrenti ta ' 36 mA/cm għal 12-il minuta, u hKifattività elettrokatalitika ogħla. . Bl-u żu ta ' elettrodu PbO2 ġdid għall-kura tal-ilma mormi nitrobenzina, instab li l-elettrodu PbO2 kellu rata ogħla ta ' tneħħija ta ' merluzz mill-elettrodu tal-grafita ordinarju. Wara 5 sigħat ta ' elettrolisi, ir-rata ta ' tneħħija tal-MERLUZZ kienet sa 65%. L-effi ċjenza ta ' elettrolisi għolja hija prinċipalment dovuta għall-potenzjal għoli ta ' evoluzzjoni ta ' ossiġnu tal-elettrodu PbO2. Taħt polarizzazzjoni andika, il-wi ċċ tal-elettrodu PbO2 huwa suxxettibbli li jiġġenera · OH, li se jirreaġixxu ma ' nitrobenzina li tpassi lejn il-wi ċċ elettrodu. Karatteristiċi ta ' l-ossidazzjoni elettrokatalitika ta ' ti/PbO2 ta ' pollutanti organiċi. Ir-ri żultati sperimentali juru li l-elettrodu juri attività elettrokatalitika tajba għad-degradazzjoni tal-fenol, u għandha prospetti tajbin għall-applikazzjoni tal-protezzjoni ambjentali. L-elettrodu PbO2 wera prestazzjoni katalitika tajba għad-degradazzjoni ta ' l-anilina. Fi żmien 3 sigħat, l-anilina setgħet tikseb rata ta ' tneħħija ogħla. Fl-istess ħin, l-elettrodu PbO2 wera wkoll l-istabbiltà tajba u l-ħajja tas-servizz. Ir-ri żultati tar-ri ċerka dwar it-trattament tal-ilma mormi idrossistiren bl-elettrodu PbO2 juru li ġeneralment jieħu biss 3 ~ 6h biex jiddegrada kompletament fi inorganiċi jew CO2.

MetallHaSil-karatteristi ċi mekkaniċi inkomparabblimeta mqabbel ma ' materjali oħra, li jagħmilha l-aktar għażla attraenti għas-sottostratTaelettrodu tad-dijossidu taċ-ċomb. Madankollu, mhux il-metalli kollha huma adattati għas-substrat tal-elettrodu tad-dijossidu taċ-ċomb. Dan għandu jiġi metall f ' forma ta ' valv bi proprjetajiet unidirezzjonali li jġorru l-kurrent, bħal ti, ta, NB, Zr u l-bqija. Fost il-metalli ta ' hawn fuq, l-at għandha l-a ħjar reżistenza għall-korrużjoni u reżistività baxxa, u hija l-a ħjar materjal għall-użu bħala substrat f ' termini ta ' prestazzjoni. Madankollu, minħabba li l-at għandha affinità kbira għall-ossiġenu, ġeneralment trid tkun f ' ambjent anossiċi, u l-metall ta ' l-at huwa għali, għalhekk mhux użat komunement fil-produzzjoni attwali. Ti huwa irħis, għandu densità baxxa, saħħa għolja, u għandu rata ta ' espansjoni termali qrib dik tad-dijossidu taċ-ċomb. Għalhekk, ti ġeneralment tintgħażel bħala s-sottostrat tal-elettrodu tad-dijossidu taċ-ċomb. Is-substrat tat-titanju ġeneralment jadotta struttura tat-toqob. Dan huwa minħabba li l-malja ti hija iebsa u marbuta sew mas-saff elettrodepożitat. L-elettrodu tad-dijossidu taċ-ċomb ibbażat fuq il-malja ti jista ' jnaqqas ir-reżistenza għall-fluss tal-elettrolit u jtejjeb l-effi ċjenza attwali, speċjalment f ' densità għolja tal-kurrent, b ' mod effettiv jimpedixxi l-elettrodu milli jisħon iżżejjed.