Ievads par titāna anoda vadītspēju un katalītisko mehānismu

1. Metāla oksīda elektroda vadītspējas mehānisms

Elektriskā vadītspēja ir visvienkāršākā veiktspēja, kādai jābūt elektrodam. Saskaņā ar Gudena aprakstīto atomu struktūru Ti⁴⁺un O^2-slāņa elektronu orbitāles tiek hibridizētas, veidojot δ saites un π saites. Valences elektroni ir pietiekami, lai aizpildītu zemas enerģijas joslas δ un π, savukārt augstas enerģijas josla paliek tukša. Saskaņā ar materiāla struktūras teoriju šādu molekulāro struktūru nav viegli vadīt elektrību. Lai Ti02 būtu vadošs. Ti02 ir nepieciešams iegult elementus ar vienu vai vairākiem valences elektroniem, šie elektroni var aizņemt vadīšanas joslu vai kļūt par lotosa nesēju.

Ru0₂ir pārejas metāla oksīds ar rutila struktūru. Ru ārējā elektronu konfigurācija ir 4d⁷5s¹. Pēc tam, kad diviem skābekļa atomiem tiek piešķirti četri elektroni, skābekļa atomi pabeidz 8-elektronu slāni un paliek 4 brīvie elektroni, kas piedalās komunalizācijā. Dopinga Ru iekš TiO₂, pārklājuma cieto šķīdumu var izteikt šādi: Ru_δTi_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

Formulā δ apzīmē ar Ru aizvietoto Ti atomu skaitu, un n ir Ti atomu skaits Ti 0₂. Papildus pilnajai joslai Ru{0}}₂-Ti0₂ciets šķīdums, ir elektronu saturoša enerģijas josla (piem_4δ). Salīdzinot ar elektroniem pilnajā joslā, elektroni šajā enerģijas joslā ir mazāk saistīti un var tikt ierosināti uz vadīšanas joslu tikai ar {{0}}.2ev enerģiju, tā ka aizliegtais joslas platums Ti0₂ir līdzvērtīgs izolatoram. 3.05ev sašaurināts līdz 0.2ev, sasniedzot pusvadītāja enerģijas joslas struktūru. Turklāt Ru0₂ir metāla oksīds ar skābekļa deficītu, kas palielina brīvo elektronu skaitu. Turklāt dažādos oksīda pārklājuma sistēmas procesos daļa skābekļa atomu tiek aizstāti ar hlora atomiem, kas palielina nedalīto elektronu skaitu. Tāpēc TiO₂ir iegults ar Ru0₂vai Ru0₂ir iestrādāts ar TiO₂, un šis maisījums padara elektrodu vadošu.

Doping 1% mol Ta un Nb TiO₂(abi ir tikai par vienu elektronu vairāk nekā Ti), kura vadītspēja tiek palielināta attiecīgi 4160 reizes un 5500 reizes. Ru0₂-Ti0₂n-tipa pusvadītāja rutēnija donoram ir 4 brīvie elektroni, kas ir vairāk nekā brīvo elektronu skaits, ko spēj nodrošināt Ta un Nb, tāpēc šī cietā šķīduma vadītspēja ir ļoti laba.

2. Metāla oksīda elektroda katalītiskais mehānisms

Ru0₂, Ir0₂, PbO uc, kas iegūti termiskās sadalīšanās ceļā, ir nestehiometriski defektu struktūras savienojumi. Ņemot RuCl termisko sadalīšanos₃pie 300 grādiem -500 grādiem, piemēram, RuO_xCl_yH_ztiek iegūts. Tā kā kristāla režģī rodas skābekļa defekti, Ru³⁺jābūt klāt. Kad elektrodam tiek pielikts pozitīvs spriegums, vispirms Ru³⁺tiek satraukti, lai pārnestu elektronus uz titāna matricu, radot Ru⁴⁺ar spēcīgāku pozitīvā lādiņa centru. Izteicienu var uzrakstīt šādi:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

Ru⁴⁺+ Cl^- → Ru₄+Cl_reklāmas+ e^- (1.15)

Šajā laikā Ru⁴⁺ir aktīvais centrs uz pusvadītāju katalizatora virsmas un ir pozitīvi lādēts caurums, kas var pieņemt elektronus. Zem elektrostatiskās iedarbības, Ru⁴⁺piesaistīs Cl^-oksīda/šķīduma saskarnē, izraisot Cl^-lai uz tā izlādētos, un elektroni caur Ru tiek transportēti uz titāna matricu⁴⁺, reakcijas formula ir:

Ru⁴⁺+ Cl^-→ Ru⁴⁺Cl_reklāmas+ e^- (1.16)

Šajā laikā Ru⁴⁺Cl_reklāmasapvieno ar Cl^-saskarnē, lai ražotu Cl₂, un Ru⁴⁺iegūst elektronus un pārvēršas par Ru³⁺. Reakcijas formula ir:

Ru⁴⁺Cl_reklāmas+ Cl^- → Ru³⁺+C1₂ (1.17)

Sakarā ar Ru⁴⁺, Ru³⁺tiek pārveidoti no 4d⁴līdz 4d⁵, un C1 veidošanās₂samazina arī sistēmas enerģiju, reakciju ir viegli turpināt, tāpēc formula (1.14) ir ātruma kontroles solis.

Saskaņā ar Ru02 katalītisko mehānismu pētnieki uzskata, ka PdO, kas rodas PdCl termiskās sadalīšanās rezultātā₂ir nestehiometrisks savienojums ar skābekļa deficītu, un ir Pd⁺kristāla režģī, un hlora izdalīšanās mehānisms uz tā ir līdzīgs Ru³⁺, tādējādi apkopojot uz titāna bāzes izgatavoto cēlmetālu oksīdu Elektroda katalītiskais mehānisms ir:

Mn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺+ Cl^- → M(n+1)+Clads + e^- (1.19)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺Cl_reklāmas+ Cl^- → Mn⁺+ Cl₂ (1.20)

Populāri tagi: titāna anoda vadītspējas un katalītiskā mehānisma ieviešana, Ķīna, ražotāji, piegādātāji, rūpnīca, pielāgota, vairumtirdzniecība, zema cena, noliktavā