1. svina dioksīda anoda Ievads

Ar nepārtrauktu attīstību rūpniecības un zinātnes un tehnoloģiju, tradicionālie anoda materiāli arvien vairāk parādot savus ierobežojumus. Piemēram, platīna izmaksas ir pārāk augstas; grafīta izturība pret koroziju hlora-sārmu rūpniecībā un skābekļa evolūcijas sistēma nav ideāla, un spēks irZemu:svina sakausējuma anodiem ir slikta izturība pret koroziju, zema elektrokatalītiskā veiktspēja un liels enerģijas patēriņš. No tā saukto "zaļo materiālu" prasībām, piemēram, enerģijas taupīšanu, patēriņa samazināšanu un piesārņojumu bez piesārņojuma, cilvēki cer atrast jaunus anodi ar ilgu mūžu, augstu elektroķīmisko sniegumu, un nav sekundārā piesārņojuma. Saskaņā ar vides skābekļa evolūciju, cilvēki ir izstrādājuši svina dioksīda elektrodu (PbO₂): nestoichiometrisks savienojums, kas ir skābekļa deficīts un satur pārmērīgu svinu. Tam ir vairākas kristāla formas,, izmantojot anoda elektronogulsnējumu, lai radītuβ-PbO₂, kas irOksidēšanās, korozijas izturība (augsta stabilitāte spēcīgā skābā H₂S0₄vai HN0₃), augsts skābekļa pārspēja, laba elektrovadītspēja, stiprs saistošs spēks, spēcīga oksidēšanās spēja, ja ūdens šķīdumā ir elektrolizēts, varLācisliela strāva, utt. Pašlaik tā ir plaši izmantota elektrogalvanizēšanas, kausēšanas, notekūdeņu attīrīšanas u.c. jomās, un to nevar aizvietot ar daudziem citiem elektrodu materiāliem (piemēram, DSA, svina, titānapārklājums ar platīna).

1,1 svina dioksīds anodaRaksturīga

To plaši izmanto dažādu organisko vielu elektrolītu preparātā, kā arī notekūdeņu attīrīšanas un augstas tīrības ūdens sagatavošanas procesā,lietojumprogrammu klāsts ir plats.Pb02 ir priekšrocības izcilu elektrisko vadītspēju, labu maksu un izplūdes atgriezeniskumu, un zemu cenu. To plaši izmanto kā pozitīvu elektrodu svina-skābes baterijām. Pašlaik svina dioksīda, aktīvo svina-skābes bateriju pozitīvā aktīvā materiāla izmantošanas koeficients nav augsts un parasti nepārsniedz 50%. Skābekļa evolūcijas potenciāls ir augsts, parasti 1,75 V (attiecībā pret kalomela elektrodu), un tam ir spēcīgs reducējošais spēksnodegradācijaspar oioloģiskā pārtikaMateriālu(COD).

1,2 svina dioksīda anoda apakšējais slānis

Materiāli, ko pašlaik izmanto kā apakšējo slāni, ir: platīna grupas metāli un to oksīdi, alvas antimonija oksīds, Iridium tantala kompozīta oksīda grunts slāņi utt., to īpašības ir šādas: (1) platīna grupas metāli un to oksīdi: apakšējais slānisHkā labu elektrisko vadītspēju, kas var ievērojami uzlabot līmēšanas sniegumu pārklājumu un substrātu. (2) alvas antimonija oksīds: alvas antimona oksīda slānis, kas iegūts ar termiskās sadalīšanās metodi, ir blīvs un viendabīgs. Ar šo apakšslāni, ir grūti elektrolīta iekļūt titāna virsmu, skābekļa atomiem vai 02-. Jonu difūzija titāna matricā arī ir bloķēta, tādējādi izvairoties no Ti02 veidošanās. Bez tam, Ti02 ir plašs bandgap N-tipa pusvadītājs. Pēc dopings ar SB, extra Electron ar Sn02 režģis aizstāja pentavalento SN Atom ar Sn02 režģis ar papildu Electron ienāk vadīšanas joslā, kas ievērojami palielināja elektronu koncentrāciju vadīšanas joslā. Tomēr, ja SB ir pārāk daudz, traucējumi pakāpe sn02 režģa tiks palielināts, un elektrisko vadītspēju sn02 tiks samazināta. Tāpēc SB saturs ir saistīts ar pamatā esošā snieguma pārākumu un nepilnīgumu. Šis grunts slānis ir arī sekas samazināt iekšējo stresu pārklājumu. (3) titāna-tantala kompozītmateriāla oksīda grunts slānis: šim apakšslānim piemīt labas vadītspējas īpašības, laba izturība pret koroziju un zema elektroķīmiskā aktivitāte. Pat tad, ja grunts slānis ir pakļauts elektrolīzes procesā, nerodas elektrolītiska reakcija, tāpēc nav problēmu, ka apšuvums slānis peels off sakarā ar to.

1,3 virsmas aktīvais slānissvinadioksīda anodu 

PbO2 virsmas aktīvo slāni parasti gatavo elektronogulsnēšanās metodi. Tam ir divas kristāla formas, α un β, un β-PbO2 ir laba izturība pret koroziju un elektrovadītspēju, un to parasti izmanto kā elektroda virsmas aktīvo slāni. Tomēr α-PbO2 ir spēcīga saistošs spēks, un tā O-O atomu attālums ir starp "grunts slānis" un β-PbO2, kas var darboties kā bufera saplūšana, samazināt elektronogulsnēšanās traucējumus un palielināt afinitāti starp virsmu un apakšējo slāni. Tāpēc, elektrogalvanizēšanas procesā, α tipa PbO2 var nogulsnēt zem spēcīgiem sārmu apstākļiem, un β tipa PbO2 var deponēt skābos apstākļos, lai uzlabotu elektroda kalpošanas laiku.

2. svina dioksīda titāna-bāzēta elektroda pielietojuma jomas

Saskaņā ar vides skābekļa attīstību, svina dioksīda elektrodiemIrIzstrādāta. PbO2 ir nestoichiometrisks savienojums, kas ir nepietiekama skābekļa un satur pārmērīgu svinu. Tā ir dažādas kristāla formas. Korozija (augsta stabilitāte stiprā skāšajā H2S04 vai HN03), augsts skābekļa pārpalikums, laba elektrovadītspēja, stingrs saistošs spēks, spēcīga oksidēšanās spēja, ja ūdens šķīdumā ir elektrolizēts, varLācislielu strāvu, utt.,tā ir ļoti daudzsološi. Pašlaik tas ir plaši izmantots elektrogalvanizēšanas, kausēšanas, atkritumu ūdens attīrīšana, katoda anti-korozija utt., ko nevar aizvietot ar daudziem citiem elektrodu materiāliem (piemēram, DSA, svina, titāna platīna apšuvumi).

Svina dioksīda elektrodiem ir zema pretestība, stabilas ķīmiskās īpašības, laba izturība pret koroziju, laba elektrovadītspēja, un to var izmantot lielām straumēm. Tos plaši izmanto dažādu organisko un neorganisko vielu, notekūdeņu attīrīšanas un augstas tīrības ūdens sagatavošanas procesu elektrolītiskos preparātā. Lietojumprogrammas lauks ir ļoti plašs.

2,1 neorganiskā ķīmiskā rūpniecība

2.1.1Chlorāta,PbO2 elektrods ir izmantots hlorāta rūpniecībā uz ilgu laiku. Ražošana bromāts un jodāts, izmantojot PbO2 elektrodiem ir salīdzinoši nobriedis, jo īpaši jodāts. Sakarā ar virsmas struktūru PbO2 elektrodiem, papildus elektroķīmiskās reakcijas, tas arī spēlē katalizatora lomu.

2.1.2 elektrolzed H2O2

H2O2 ražo elektrolīze parasti izmanto PT kā elektrodu. Daži cilvēki ir studējuši izmantošanu MnO2, Fe3O4, grafīts, utt kā anoda materiāliem, bet tie nav bijuši veiksmīgi, un PbO2 kā anoda ir sasniegusi labus ekonomiskos labumus. Jo overpotential PbO2 elektrodu uz skābekļa ir nedaudz zemāks nekā PT, cilvēki ir veikuši pētījumus par aizstājot PT elektrodu ar PbO2 elektrodu. Otrā pasaules kara laikā, Japāna trūka platīna un H2O2 bija militārā nepieciešamība, tāpēc 1944-1945, tā realizēta industrializācija no substrāta bez PbO2 elektrodiem, nevis PT balstītu H2O2.

2,2 organiskā ķīmiskā rūpniecība

Par PbO2 elektrodu piemērošana bioloģiskajā sintēzē nav tik nobriedusi kā neorganiskās sintēzes lietojumiem, un daudzi vēl tiek pētīta.

2.2.1 hloroforma. 

Lai sagatavotu hloroforma, PbO2 elektrods tiek izmantots nevis dārgu PT elektrodu. Efekts ir ideāls. Vispiemērotākie nosacījumi hloroforma Elektrosintēze: NaCl 300g/l, EtOH 25ml/l, pH 8 ~ 10, temperatūra 60 ~ 70 ° c; Anoda strāvas blīvums ir 0,3 līdz 0.5 A/m2, pašreizējā efektivitāte ir no 80% līdz 90%, šūnas spriegums ir 5V, konversijas likme ir 98% līdz 99%, un tīrība ir 99,5% līdz 99,9%. Lai sagatavotu bromform, pašreizējā efektivitāte ir 92,5%, platīna ir 87%, un grafīts ir 86%. PbO2 ir visefektīvākais anoda materiāls Jodoforms electrosynthesis. Pašreizējā efektivitāte ir 90%, un anoda zaudējumi ir nenozīmīgi.

2.2.2 izosviestskābe

Rūpnieciski izobutirskābe ir izgatavota no KMnO₄izotobutanola sārmainā vidē un oksidē un izlabo, lai iegūtu 1 t izosviestskābes. Papildus galvenajam izejmateriālam Izobutanols joprojām ir nepieciešams aptuveni 3,2 tKMnO4, 1,6 tH2SO4, palīgmateriāliem, piemēram, 0,3 tNa2CO3 ir augstas izmaksas un tie saražo gandrīz 2tMnO2 atkritumu atliekas, kas piesārņo vidi. Svina bāzes svina dioksīda elektrodi izmantošana netieši oksidēt izobutanolu uz izosviestskābes mazina vides piesārņojumu.

2.2.3. notekūdeņu attīrīšana

Titāna bāzes PbO2 elektrodi tiek izmantoti, lai ārstētu grūti-to-bioloģiski noārdās organisko piesārņotāju, bioloģiski toksisku piesārņotāju, un augstas temperatūras organisko notekūdeņu. Degradācija 10 mg/L Metiloranžs risinājums ar titāna bāzes PbO2 elektrods parādīja, ka noņemšanas likme Metiloranžs bija gandrīz 100%, ja apstrādā pašreizējo blīvumu 36 mA/cm uz 12 min, un hKāaugstāka elektrokatalītiskā aktivitāte. . Izmantojot jaunu PbO2 elektrodu, lai ārstētu nitrobenzols notekūdeņiem, tika konstatēts, ka PbO2 elektrodu bija lielāks MENCU noņemšanas rādītājs nekā parastās grafīta elektrodu. Pēc 5 stundu elektrolīzes MENCU noņemšanas rādītājs bija līdz 65%. Augstas elektrolīzes efektivitāte ir galvenokārt sakarā ar augstu skābekļa evolūcijas potenciāls PbO2 elektrodu. Saskaņā ar anoda polarizācija, PbO2 elektroda virsma ir nosliece radīt · OH, kas reaģēs ar nitrobenzols, kas migrē uz elektroda virsmas. Organiskā piesārņojuma ti/PbO2 anoda elektrokatalītiskās oksidācijas īpašības. Eksperimentālie rezultāti liecina, ka elektrods parāda labu elektrokatalītisko aktivitāti degradāciju fenola, un ir labas vides aizsardzības pieteikumu perspektīvas. PbO2 elektrods parādīja labu katalītisko sniegumu anilīna noārdīšanos. 3 stundu laikā anilīns varēja iegūt lielāku noņemšanas ātrumu. Tajā pašā laikā, PbO2 elektrods arī parādīja labu stabilitāti un kalpošanas laiku. No pētījumiem par attieksmi pret hidroksistirola notekūdeņu ar PbO2 elektrodu rezultāti pierāda, ka tas parasti aizņem tikai 3 ~ 6h pilnībā degradēt to neorganisko vai CO2.

MetālaHaAsvnesalīdzināmas mehāniskās īpašībassalīdzinājumā ar citi materiāli, kas padara to vispievilcīgākā izvēle substrātanosvina dioksīda elektrods. Tomēr ne visi metāli ir piemēroti svina dioksīda elektroda substrātam. Tam jābūt vārstu formas metāls ar vienvirziena pašreizējām uzskaites īpašībām, piemēram, ti, ta, NB, ZR un tā tālāk. Starp iepriekš minētajiem metāliem, ta ir labākais korozijas izturība un zemu pretestības, un tas ir labākais materiāls, ko izmanto kā substrāts attiecībā uz sniegumu. Tomēr, jo ta ir augsta afinitāte pret skābekli, tā parasti ir jābūt ar skābekļa vidi, un ta metāls ir dārga, tāpēc tas nav bieži izmanto faktisko produkciju. Ti ir lēts, ir zems blīvums, augsta izturība, un ir termiskās izplešanās ātrumu tuvu, ka svina dioksīdu. Tāpēc ti parasti izvēlas kā substrāta svina dioksīda elektrodu. Titāna substrāts parasti pieņem acu struktūru. Tas ir tāpēc, ti mesh ir grūts un stingri saistīti ar electrodeponēti slāni. Svina dioksīda elektrods, pamatojoties uz ti linuma var samazināt izturību pret elektrolītu plūsmu un uzlabot pašreizējo efektivitāti, jo īpaši ar augstu strāvas blīvumu efektīvi novērstu elektrodu no pārkaršanas.