Phân loại và chuẩn bị điện cực titan oxit kim loại

1. Phân loại điện cực oxit kim loại

Điện cực oxit kim loại (còn gọi là điện cực DSA) sử dụngtitanlàm chất nền, và một lớp phủ oxit kim loại có độ dày nhất định được chuẩn bị trên bề mặt của nó. Lớp phủ chủ yếu bao gồm các oxit kim loại nhóm platin, và sau đó là các oxit kim loại trơ khác, chẳng hạn như TiO₂, Tạ₂0₅, v.v. được thêm vào. Có nhiều phương pháp phân loại.

Theo số lượng thành phần, có thể chia thành lớp phủ đơn vị (như PbO/Ti, MnO2/Ti, v.v.), lớp phủ nhị phân (như Ti0₂Ru0₂/Ti, lr0₂Ta₂0₅/Ti, v.v. lớp phủ ba thành phần (như RuIrTi/ Ti, RuCoTi/Ti, RuSnTi/Ti, RuSnlr/Ti, v.v.), lớp phủ bốn thành phần (như RuIrSnTi/Ti) và lớp phủ năm thành phần (như RuIrSnCoTi/Ti), v.v.

Theo thành phần hoạt tính chính của lớp phủ điện cực, có thể chia thành anot gốc mangan, anot gốc chì, anot gốc rutheni và anot gốc iridi. Như thể hiện trong Bảng 1.1.

Bảng 1.1 Phân loại và ứng dụng của DSA

Theo phản ứng chính xảy ra trên bề mặt điện cực, chủ yếu được chia thành điện cực thoát clo (chủ yếu được phủ rutheni như Ti02Ru02/Ti) và điện cực thoát oxy (chủ yếu được phủ iridi như Ir02Ta205/Ti). Việc chế tạo điện cực oxit kim loại chủ yếu sử dụng quá trình oxy hóa nhiệt để thu được một độ dày nhất định của oxit kim loại trên nền titan.

1.1 Xử lý sơ bộ nền titan

Trước khi sơn oxit kim loại, phải tiến hành xử lý bề mặt của nền titan. Mục đích của nó là loại bỏ vết dầu và màng oxit trên bề mặt nền, để nền ở trạng thái hoạt động, để cải thiện lực liên kết giữa lớp phủ và nền titan, cải thiện độ dẫn điện của điện cực và kéo dài tuổi thọ của điện cực.

Quá trình xử lý trước đối với lớp nền titan bao gồm các bước sau: phun cát, tẩy dầu mỡ, khắc axit, làm sạch và sấy khô.

1.2 Phun cát trên bề mặt nền titan được thực hiện bằng khí nén và các hạt cát nhỏ (hoặc viên kim loại) được phun lên bề mặt nền titan với luồng khí tốc độ cao và góc nghiêng nhất định. Lớp phủ) rơi ra khỏi bề mặt titan để thu được bề mặt rỗ đồng đều.

1.3 Sau khi phun cát, bề mặt của chất nền titan có vết dầu. Cần phải tẩy nhờn bằng dung môi (hoặc tẩy nhờn bằng điện phân) cho đến khi bề mặt của chất nền không còn các giọt nước nhờn. Nếu không, sự hiện diện của dầu sẽ làm giảm đáng kể lực liên kết giữa lớp phủ và chất nền. Khắc axit là nhúng chất nền titan tẩy nhờn vào dung dịch axit oxalic 0.1kg/L (hoặc dung dịch HF) và khắc trong 1 đến 3 giờ ở trạng thái sôi. Theo phân tích nhiễu xạ tia X, titan hydride và oxit cùng tồn tại trong cấu trúc pha của ma trận titan sau khi rửa axit (như thể hiện trong Hình 1.2). Thành phần của titan hydride hình thành trên bề mặt gần với TiH1.79 và năng lượng tự do hình thành của nó là 82.9-85.9 kj/mol và thành phần khá ổn định. Thêm 2h ở 200 độ, thành phần cơ bản của nó vẫn có thể không thay đổi, rất có lợi cho việc lưu trữ lâu dài. Để cải thiện lực liên kết của lớp phủ và cải thiện độ dẫn điện, xử lý ngâm chua rất quan trọng và là bước quan trọng để thực hiện hoạt hóa bề mặt của chất nền titan.

Nhìn chung, lực liên kết của kim loại quý và oxit của chúng với titan oxit lớn hơn lực liên kết của chúng với titan nguyên chất. Do đó, ngoài việc khắc nền titan trước khi phủ, bề mặt của nền titan phải được hoạt hóa để làm cho nó xốp. Lớp oxit titan, vì vậy quá trình xử lý ma trận thực chất là quá trình hoạt hóa kim loại nền titan. Sau khi nền titan được phun cát, tẩy dầu mỡ và xử lý axit, trên bề mặt sẽ xuất hiện các hố có độ sâu khác nhau. Sự tồn tại của các hố này có lợi cho việc cải thiện cường độ liên kết của lớp phủ và nền. Trước khi phủ, nền titan cần được làm sạch bằng thiết bị siêu âm để loại bỏ bột và bụi bẩn lắng đọng trong hố và trên bề mặt nền. Bởi vì trong quá trình khắc axit oxalic, titan oxalat được tạo ra và bám vào bề mặt nền titan. Nếu nền titan được lấy ra khỏi bể axit, không thể loại bỏ các cặn bẩn chỉ bằng cách rửa sạch, nếu không cường độ liên kết của lớp phủ và nền titan sẽ bị ảnh hưởng. Chất nền titan đã được làm sạch phải được đặt trong nước cất để sử dụng sau này để ngăn chặn quá trình oxy hóa của chất nền titan. Trước khi mở. Độ ẩm trên bề mặt của chất nền titan và các lỗ nhỏ phải được làm khô. Nếu không, trong quá trình phủ, nước chưa nung sẽ tương tác với muối titan (hoặc muối thiếc) trong dung dịch phủ để tạo ra chất kết tủa, điều này sẽ khiến lớp phủ bong ra và ảnh hưởng đến tuổi thọ của điện cực.

2. Chuẩn bị điện cực

Các thông số quy trình như thành phần dung dịch phủ, nồng độ dung dịch phủ, nhiệt độ và thời gian sấy, nhiệt độ và thời gian oxy hóa nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của điện cực. Số lần chải và nồng độ dung dịch phủ có liên quan đến lượng chải; số lần oxy hóa nhiệt, thời gian và nhiệt độ có tác động đến hiệu suất điện hóa và khả năng chống ăn mòn của điện cực. Số lần oxy hóa nhiệt ít hơn, nhiệt độ thấp và thời gian ngắn, dẫn đến quá trình oxy hóa không hoàn toàn của lớp phủ và kết tinh oxit không đồng đều, điều này sẽ làm giảm hiệu suất xúc tác và tuổi thọ của điện cực; trong khi số lần oxy hóa nhiệt tăng lên, nhiệt độ tăng lên và thời gian kéo dài, sẽ gây ra quá trình oxy hóa ma trận titan và tăng các hạt oxit, điều này cũng sẽ làm giảm hiệu suất xúc tác của điện cực và làm giảm tuổi thọ của điện cực. Do đó, với tiền đề không ảnh hưởng đến hiệu suất phủ, nên sử dụng quy trình phủ oxy hóa nhiệt sau một vài lần chải để giảm số lần oxy hóa nhiệt một cách thích hợp. Ngoài ra, cần lưu ý những điểm sau trong quá trình chuẩn bị:

2.1 Mỗi lần sơn, lớp phủ phải mỏng và đều. Dung dịch phủ thường được áp dụng trong khoảng 15 đến 18 lần để tránh tích tụ hoặc kết tụ quá nhiều dung dịch phủ trên bề mặt nền.

2.2 Dưới đèn hồng ngoại, dung môi bay hơi chậm, nhiệt độ được xác định theo nhiệt độ sôi của dung môi; thời gian thích hợp để dung môi bay hơi hoàn toàn, tránh hiện tượng cacbon hóa dung môi ở nhiệt độ cao, ảnh hưởng đến hiệu suất của lớp phủ.

2.3 Điện cực đã khô hoàn toàn được đưa vào lò nung, nhiệt độ và thời gian oxy hóa được xác định theo thành phần lớp phủ, thường là 5-15 phút.

2.4 Sau khi điện cực bị oxy hóa nhiệt, phải làm nguội điện cực đến nhiệt độ phòng trước khi thực hiện lần chải tiếp theo để tránh lớp phủ oxit bị hỏng do nhiệt độ lạnh và nhiệt.

2.5 Sau khi hoàn tất quá trình chải và sấy khô, tiến hành oxy hóa nhiệt trong lò nung trong 1 giờ để oxy hóa hoàn toàn lớp phủ điện cực.

Chú phổ biến: Phân loại và chế tạo điện cực titan oxit kim loại, Trung Quốc, nhà sản xuất, nhà cung cấp, nhà máy, tùy chỉnh, bán buôn, giá thấp, còn hàng