1. chì dioxide anode giới thiệu

Với sự phát triển liên tục của ngành công nghiệp và khoa học và công nghệ, vật liệu anode truyền thống đang ngày càng Hiển thị những hạn chế của họ. Ví dụ, chi phí của bạch kim là quá cao; khả năng chống ăn mòn của Graphite trong ngành công nghiệp cloror-kiềm và hệ thống tiến hóa oxy không phải là lý tưởng, và sức mạnh làThấp:hợp kim chì cực dương có khả năng chống ăn mòn kém, hiệu suất electrocatalytic thấp, và tiêu thụ điện năng lớn. Từ các yêu cầu của cái gọi là "vật liệu xanh" như tiết kiệm năng lượng, giảm tiêu thụ, và ô nhiễm miễn phí, người ta hy vọng sẽ tìm thấy những cực dương mới với cuộc sống lâu dài, hiệu suất điện hóa cao, và không có ô nhiễm thứ cấp. Dưới môi trường của sự tiến hóa oxy, người đã phát triển điện cực điôxít chì (PbO₂): một hợp chất không stoichiometric thiếu oxy và chứa chì quá mức. Nó có nhiều hình dạng tinh,sử dụng điện giật anode để tạo raβ-PbO₂, trong đó cóOxy hóa, chống ăn mòn (độ ổn định cao trong axit mạnh H₂S0₄hoặc HN0₃), cao oxy tiềm năng, độ dẫn điện tốt, lực ràng buộc mạnh mẽ, khả năng oxy hóa mạnhChịudòng điện lớn, v.v. Hiện nay, nó đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực mạ điện, nấu chảy, xử lý nước thải, vv, và không thể được thay thế bằng nhiều vật liệu điện cực khác (như DSA, chì, Titanlớp phủ với Bạch kim).

1,1 chì dioxide anodeĐặc trưng

Nó được sử dụng rộng rãi trong việc chuẩn bị điện phân của các chất hữu cơ khác nhau và trong quá trình xử lý nước thải và độ tinh khiết caophạm vi ứng dụng rộng.Pb02 có những lợi thế của độ dẫn điện tuyệt vời, phí tốt và reversibility xả, và giá thấp. Nó được sử dụng rộng rãi như là một điện cực dương cho pin chì-axit. Hiện nay, tỷ lệ sử dụng của chì điôxít, vật liệu tích cực của pin chì-axit, không cao, và nói chung không vượt quá 50%. Khả năng tiến hóa oxy cao, nói chung là 1,75 V (tương đối so với điện cực calomel), và có một lực lượng giảm mạnhcủasự suy thoáicho organicVật liệu(COD).

1,2 Bottom lớp anode chì điôxít

Các vật liệu hiện đang được sử dụng như là lớp dưới cùng là: kim loại nhóm bạch kim và oxit của họ, thiếc antimon oxit, iridi tantali composite oxit lớp đáy, vv, tính chất của họ như sau: (1) nhóm bạch kim kim loại và oxit của họ: lớp dưới cùngHnhư độ dẫn điện tốt, có thể cải thiện đáng kể hiệu suất liên kết của lớp phủ và chất nền. (2) oxit antimon: lớp antimon oxit thu được bằng phương pháp phân hủy nhiệt dày đặc và đồng nhất. Với lớp dưới, rất khó để chất điện ly xâm nhập vào bề mặt Titan, nguyên tử ôxy hoặc 02-. Sự khuếch tán của các ion vào ma trận Titan cũng bị chặn, do đó tránh sự hình thành của Ti02. Ngoài ra, Ti02 là một bandgap rộng loại N bán dẫn. Sau khi doping với SB, các electron thêm trong lưới Sn02 thay thế các nguyên tử SN pentavalent trong lưới Sn02 với một electron thêm vào ban nhạc dẫn truyền, mà làm tăng đáng kể nồng độ điện tử trong ban nhạc dẫn. Tuy nhiên, khi SB là quá nhiều, mức độ rối loạn của lưới sn02 sẽ được tăng lên, và độ dẫn điện của sn02 sẽ được giảm. Do đó, nội dung của SB có liên quan đến sự vượt trội và tự ti của hiệu suất cơ bản. Lớp dưới cùng này cũng có tác dụng làm giảm sự căng thẳng nội bộ của lớp phủ. (3) lớp dưới cùng oxit Titan-tantali: lớp dưới cùng này có các đặc điểm của độ dẫn điện tốt, khả năng chống ăn mòn tốt, và hoạt động điện hóa thấp. Ngay cả khi lớp dưới cùng được tiếp xúc trong quá trình điện phân, không có phản ứng điện phân xảy ra, do đó, không có vấn đề mà lớp mạ bóc ra do này.

1,3 bề mặt hoạt động lớpcủa chìdioxide anode 

Lớp hoạt động bề mặt PbO2 thường được chuẩn bị bằng phương pháp lắng đọng điện. Nó có hai dạng tinh, α và β, và β-PbO2 có khả năng chống ăn mòn tốt và độ dẫn điện, và thường được sử dụng như là lớp hoạt động bề mặt của một điện cực. Tuy nhiên, α-PbO2 có một lực ràng buộc mạnh mẽ, và khoảng cách nguyên tử O-O của nó nằm giữa "lớp dưới" và β-PbO2, có thể hoạt động như một bộ đệm, giảm méo điện và tăng mối quan hệ giữa bề mặt và lớp dưới. Do đó, trong quá trình mạ điện, α-Type PbO2 có thể được gửi dưới điều kiện kiềm mạnh đầu tiên, và β-loại PbO2 có thể được lắng đọng trong điều kiện axít để cải thiện tuổi thọ của điện cực.

2. ứng dụng lĩnh vực điện cực chì dioxide Titan dựa trên

Dưới môi trường của sự tiến hóa oxy, điện cực dẫn điôxítLàPhát triển. PbO2 là một hợp chất không stoichiometric thiếu oxy và chứa chì quá mức. Nó có một loạt các hình thức tinh. Ăn mòn (sự ổn định cao hơn trong axit mạnh H2S04 hoặc HN03), quá tiềm năng oxy cao, độ dẫn điện tốt, lực ràng buộc mạnh mẽ, khả năng oxy hóa mạnh mẽ khi phân giải dung dịch nước, có thểChịudòng điện lớn, v.v...nó là rất hứa hẹn. Hiện nay, nó đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực mạ điện, nấu chảy, chất thải xử trị nước, cathode chống-ăn mòn, vv, mà không thể được thay thế bằng nhiều vật liệu điện cực khác (như DSA, chì, mạ bạch kim Titan).

Điện cực điôxít chì có điện trở suất thấp, tính chất hóa học ổn định, khả năng chống ăn mòn tốt, độ dẫn điện tốt, và có thể được sử dụng cho các dòng lớn. Chúng được sử dụng rộng rãi trong việc chuẩn bị điện phân của các chất hữu cơ và vô lý khác nhau, xử lý nước thải và độ tinh khiết cao quá trình chuẩn bị. Trường ứng dụng rất rộng.

2,1 công nghiệp hóa chất vô cơ

2.1.1Chlorate,Điện cực PbO2 đã được sử dụng trong ngành công nghiệp clorat trong một thời gian dài. Việc sản xuất bromat và iodat sử dụng điện cực PbO2 là tương đối trưởng thành, đặc biệt là iodat. Do cấu trúc bề mặt của các điện cực PbO2, ngoài các phản ứng điện hóa, nó cũng đóng một vai trò xúc tác.

2.1.2 điện phân H2O2

H2O2 sản xuất bằng điện phân thường sử dụng PT như một cực. Một số người đã nghiên cứu việc sử dụng MnO2, Fe3các4, Graphite, vv như vật liệu anode, nhưng họ đã không thành công, và PbO2 như một anode đã đạt được lợi ích kinh tế tốt. Bởi vì tiềm năng của PbO2 điện cực để oxy là hơi thấp hơn so với PT, người đã tiến hành nghiên cứu thay thế điện cực PT với điện cực PbO2. Trong chiến tranh thế giới thứ II, Nhật Bản thiếu bạch kim và H2O2 là một điều cần thiết quân sự, do đó, trong 1944-1945, nó nhận ra sự công nghiệp hóa của chất nền-miễn phí PbO2 điện cực thay vì dựa trên PT H2O2.

2,2 công nghiệp hóa chất hữu cơ

Việc áp dụng các điện cực PbO2 trong tổng hợp hữu cơ không phải là trưởng thành như trong các ứng dụng tổng hợp vô thể, và nhiều người vẫn đang được khám phá.

2.2.1 chloroform. 

Trong việc chuẩn bị chloroform, điện cực PbO2 được sử dụng thay cho điện cực PT đắt tiền. Hiệu quả là lý tưởng. Các điều kiện thích hợp nhất cho điện tổng hợp chloroform: NaCl 300g/L, EtOH 25ml/L, PH 8 ~ 10, nhiệt độ 60 ~ 70 ° c; Mật độ hiện tại của anode là 0,3 đến 0,5 A/m2, hiệu quả hiện tại là 80% đến 90%, điện áp di động là 5V, tỷ lệ chuyển đổi là 98% đến 99%, và độ tinh khiết là 99,5% đến 99,9%. Trong việc chuẩn bị bromoform, hiệu quả hiện tại là 92,5%, bạch kim là 87%, và Graphite là 86%. PbO2 là vật liệu anode hiệu quả nhất trong việc điện tổng hợp iodoform. Hiệu quả hiện tại là 90%, và sự mất mát anode là không đáng kể.

2.2.2 axit isobutyric

Công nghiệp, isobutyric acid được làm từ KMnO₄của nó trong một môi trường kiềm và oxy hóa và chỉnh để sản xuất 1T axit isobutyric. Ngoài isobutanol nguyên liệu chính, nó vẫn cần khoảng 3,2 tKMnO4, 1.6 tH2SO4, các vật liệu phụ trợ như 0,3 tNa2CO3 có chi phí cao và sản xuất gần 2tMnO2 dư lượng chất thải, gây ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng các điện cực dẫn dioxide chì để gián tiếp oxy hóa nó để isobutyric acid làm giảm ô nhiễm môi trường.

2.2.3 xử lý nước thải

Các điện cực PbO2 dựa trên Titan được sử dụng để điều trị các chất ô nhiễm hữu cơ phân hủy sinh học khó khăn, ô nhiễm độc hại và nước thải hữu cơ ở nhiệt độ cao. Sự xuống cấp của một giải pháp 10 mg/L methyl cam với một Titan dựa trên PbO2 điện cực cho thấy rằng tỷ lệ loại bỏ của methyl cam là gần 100% khi được điều trị với mật độ hiện tại của 36 mA/cm trong 12 phút, và hNhưhoạt động electrocatalytic cao hơn. . Sử dụng một điện cực PbO2 mới để điều trị nước thải nitrobenzene, nó đã được tìm thấy rằng điện cực PbO2 có tỷ lệ loại bỏ COD cao hơn điện cực than chì thông thường. Sau 5 giờ điện phân, tỷ lệ loại bỏ COD lên đến 65%. Hiệu quả điện phân cao chủ yếu là do sự tiến hóa oxy cao tiềm năng của cực PbO2. Dưới polarization anốt, bề mặt của điện cực PbO2 là dễ bị tạo ra · OH, mà sẽ phản ứng với nitrobenzene mà di cư đến bề mặt điện cực. Đặc điểm của ti/PbO2 anode quá trình oxy hóa electrocatalytic của các chất ô nhiễm hữu cơ. Kết quả thử nghiệm cho thấy các điện cực Hiển thị một hoạt động electrocatalytic tốt cho sự xuống cấp của phenol, và có triển vọng ứng dụng bảo vệ môi trường tốt. Điện cực PbO2 cho thấy hiệu suất xúc tác tốt cho sự xuống cấp của anilin. Trong vòng 3 giờ, Anilin có thể đạt được tỷ lệ loại bỏ cao hơn. Đồng thời, điện cực PbO2 cũng cho thấy sự ổn định tốt và cuộc sống dịch vụ. Các kết quả của nghiên cứu về điều trị nước thải hydroxystyvới điện cực PbO2 chứng minh rằng nó thường mất chỉ 3 ~ 6h để hoàn toàn làm suy giảm nó thành vô cơ hoặc CO2.

Kim loạiHaSCác tính năng cơ học không thể so sánhso với Các vật liệu khác, làm cho nó trở thành sự lựa chọn hấp dẫn nhất đối với chất nềncủađiện cực điôxít chì. Tuy nhiên, không phải tất cả các kim loại đều phù hợp với chất nền của điện cực điôxít chì. Nó phải được Van hình kim loại với tính hiện hành đơn hướng-mang, như ti, ta, NB, ZR và như vậy. Trong số các kim loại trên, ta có khả năng chống ăn mòn tốt nhất và điện trở suất thấp, và là vật liệu tốt nhất để sử dụng như một chất nền về hiệu suất. Tuy nhiên, vì ta có ái lực cao đối với ôxy, nó thường cần phải ở trong một môi trường thiếu oxy, và kim loại ta đắt tiền, do đó nó không được sử dụng phổ biến trong sản xuất thực tế. Ti là rẻ, có mật độ thấp, sức mạnh cao, và có một tốc độ mở rộng nhiệt gần đó của điôxít chì. Do đó, ti thường được chọn là chất nền của điện cực điôxít chì. Chất nền Titan thường thông qua một cấu trúc lưới. Điều này là do lưới ti là khó khăn và chắc chắn liên kết với lớp điện. Các điện cực dioxide chì dựa trên lưới ti có thể làm giảm sức đề kháng với dòng chảy chất điện phân và cải thiện hiệu quả hiện tại, đặc biệt là ở mật độ hiện tại cao có hiệu quả ngăn chặn các cực quá nóng.