1. Ólom-dioxid anód bevezetése

Az ipar, a tudomány és a technológia folyamatos fejlődésével a hagyományos anódanyagok egyre inkább megmutatják korlátaikat. Például a platina ára túl magas; a grafit korrózióállósága a klóralkáliiparban és az oxigénevolúciós rendszer nem ideális, és azAlacsony:ólomötvözet anódák gyenge korrózióállóság, alacsony elektrokatalitikus teljesítmény, és a nagy energiafogyasztás. Az úgynevezett "zöld anyagok" követelményeiből, mint például az energiatakarékosság, a fogyasztás csökkentése és a környezetszennyezés-mentes, az emberek remélik, hogy új anódokat találnak hosszú élettartammal, magas elektrokémiai teljesítménnyel és másodlagos szennyezés nélkül. Az oxigénfejlődés környezetében az emberek kifejlesztették az ólom-dioxid elektródát (PbO₂): nem sztöchiometrikus vegyület, amely oxigénhiányos és túlzott ólmot tartalmaz. Több kristály formája van.,segítségével az anódelektróda, hogy készítsen aβ-PbO₂, amelyOxidáció, korrózióállóság (nagy stabilitás erős H₂Sz0₄vagy HN0₃), magas oxigéntúlpotenciál, jó elektromos vezetőképesség, erős megkötési erő, erős oxidációs képesség, ha vizes oldatban elektrolizált,Medvenagy áram, stb. Jelenleg széles körben használják a galvanizálás, az olvasztás, a szennyvízkezelés stb.bevonat platina).

1.1 Ólom-dioxid anódJellemző

Széles körben használják a különböző szerves anyagok elektrolitikus előállításában, valamint a szennyvízkezelés és a nagy tisztaságú vízkészítmény folyamatában,alkalmazástartomány széles.Pb02 előnye a kiváló elektromos vezetőképesség, a jó töltés és a kisülés visszafordíthatóság, és az alacsony ár. Széles körben használják, mint egy pozitív elektróda ólom-sav akkumulátorok. Jelenleg az ólom-dioxid kihasználtsági aránya, az ólom-sav elemek pozitív aktív anyaga nem magas, és általában nem haladja meg az 50% -ot. Az oxigén fejlődési potenciál magas, általában 1,75 V (a kalomel elektródához képest), és erős redukáló erővel rendelkezikaa lebomlásmert organic közöttAnyag(COD).

1.2 Az ólom-dioxid anód alsó rétege

A jelenleg alsó rétegként használt anyagok a következők: platina csoportfémek és azok oxidjai, ón-antimon-oxid, irídium-tantál kompozit-oxid alsó rétegek stb., tulajdonságaik a következők: (1) platinacsoport-fémek és oxidjaik: az alsó réteg: az alsó rétegHmint a jó elektromos vezetőképesség, ami nagyban javítja a kötési teljesítményt a bevonat és a hordozó. (2) Ón-antimon-oxid: A termikus bomlási módszerrel nyert ón-antimon-oxid-réteg sűrű és egyenletes. Ezzel az alréteggel az elektrolit nehezen hatol hatol be a titán felszínére, oxigénatomokba vagy 02-ig. Az ionok titánmátrixba történő diffúziója is blokkolva van, elkerülve ezáltal a Ti02 kialakulását. Ezen túlmenően, Ti02 egy széles bandgap N-típusú félvezető. Miután doppingolt az Sb-nél, az extra elektron az Sn02 rácson a Sn02 rácsban lévő pentavalens Sn atomot egy extra elektronnal váltotta fel, amely belépett a vezetősávba, ami jelentősen növelte az elektronkoncentrációt a vezetési sávban. Azonban, ha Sb túl sok, a zavar mértéke a sn02 rács növekedni fog, és az elektromos vezetőképesség a sn02 csökkenni fog. Ezért az Sb tartalma az alapul szolgáló teljesítmény fölényéhez és kisebbrendűségéhez kapcsolódik. Ez az alsó réteg is az a hatása, csökkenti a belső stressz a bevonat. (3) Titán-tantál kompozit-oxid alsó réteg: Ez az alsó réteg a jó vezetőképesség, a jó korrózióállóság és az alacsony elektrokémiai aktivitás jellemzőivel rendelkezik. Még akkor is, ha az alsó réteg ki van téve az elektrolízis folyamat során, nincs elektrolitikus reakció, így nincs probléma, hogy a lemezelési réteg leválik emiatt.

1.3 Felület aktív rétegeólomdioxid anód 

A PbO2 felületaktív réteget általában elektródamódszerrel állítják elő. Két kristály formája van, α és β, és a β-PbO2 jó korrózióállósággal és elektromos vezetőképességgel rendelkezik, és általában az elektróda felületaktív rétegeként használják. Az α-PbO2 azonban erős kötési erővel rendelkezik, és O–O atomtávolsága az "alsó réteg" és a β-PbO2 között van, ami pufferfúzióként működhet, csökkentheti az elektrondepozíció torzítását és növelheti a felület és az alsó réteg közötti affinitást. Ezért a galvanizálási folyamat során az α-típusú PbO2 először erős lúgkörülmények között lerakható, és a β-típusú PbO2 savas körülmények között lerakható az elektróda élettartamának javítása érdekében.

2. Ólom-dioxid titán alapú elektróda alkalmazási területei

Az oxigénfejlődés környezetében az ólom-dioxid elektródákvanFejlett. PbO2 egy nem-sztöchiometrikus vegyület, amely hiányos az oxigén és tartalmaz túlzott ólom. Ez a különböző kristály formák. A korrózió (nagyobb stabilitás erős H2S04 vagy HN03-ban), magas oxigéntúlpotenciál, jó elektromos vezetőképesség, erős kötőerő, erős oxidációs képesség vizes oldatban elektrolizáltMedvenagy áram, stb.,ez nagyon ígéretes. Jelenleg széles körben használják a galvanizáló, az olvasztás, a hulladék vízkezelés, katód elleni-korrózió stb., amelyet nem lehet helyettesíteni sok más elektródaanyaggal (pl. DSA, ólom, titán platina lemezelés).

Az ólom-dioxid elektródák alacsony ellenállással, stabil kémiai tulajdonságokkal, jó korrózióállósággal, jó elektromos vezetőképességsel rendelkeznek, és nagy áramok esetén használhatók. Széles körben használják a különböző szerves és szervetlen anyagok elektrolitikus előállításában, a szennyvízkezelésben és a nagy tisztaságú vízelőkészítési folyamatokban. Az alkalmazás mező nagyon széles.

2.1 Szervetlen vegyipar

2.1.1Chlorate között,A PbO2 elektródát már régóta használják a klorátiparban. A pbO2 elektródák használatával történő bromát és jodát előállítása viszonylag érett, különösen a jodát. A PbO2 elektródák felületi szerkezete miatt az elektrokémiai reakciók mellett katalitikus szerepet is játszik.

2.1.2 Elektrolizált H2O2

Az elektrolízis által termelt H2O2 általában pt elektródaként használja. Vannak, akik tanulmányozták a használatát MnO2, Fe3O4, grafit, stb anód anyagok, de nem voltak sikeresek, és PbO2, mint anód jó gazdasági előnyöket ért el. Mivel a túlpotenciális PbO2 elektróda oxigén valamivel alacsonyabb, mint a Pt, az emberek végeztek kutatást helyett Pt elektróda PbO2 elektróda. A második világháború alatt Japánban nem volt platina, és a H2O2 katonai szükségszerűség volt, így 1944-1945-ben rájött, hogy a pt-alapú H2O2 helyett szubsztrátmentes PbO2 elektródák iparosodtak.

2.2 Szerves vegyipar

A PbO2 elektródák szerves szintézisben való alkalmazása nem olyan érett, mint a szervetlen szintézisek alkalmazása, és sokan még mindig vizsgálva vannak.

2.2.1 Kloroform. 

A kloroform előállításához a pbO2 elektródát használják a drága Pt elektróda helyett. A hatás ideális. A kloroform elektroszintézisének legmegfelelőbb feltételei: NaCl 300g / L, EtOH 25ml / L, PH 8 ~ 10, hőmérséklet 60 ~ 70 °C; Az anód áramsűrűség0,3-0,5A / m2, a jelenlegi hatékonyság 80% és 90% között, a cellafeszültség 5V, az átváltási arány 98% és 99% között van, és a tisztaság 99,5% és 99,9%. A bromoform elkészítésében a jelenlegi hatékonyság 92,5%, a platina 87%, a grafit pedig 86%. A PbO2 az iodoform elektroszintézis leghatékonyabb anódanyaga. A jelenlegi hatékonyság 90%, és az anód veszteség elhanyagolható.

2.2.2 Izovajsav

Iparilag az izovajazársav KMnO-ból készül₄izotónia lúgközegben, oxidálva és finomítva, hogy 1 tonna izotrolsavat termeljen. A mellett, hogy a fő nyersanyag izobutanol, még mindig szüksége van körülbelül 3.2tKMnO4, 1.6tH2SO4, Kiegészítő anyagok, mint a 0.3tNa2CO3 magas költségek és termelközel 2tMnO2 hulladék maradékot, amely szennyezi a környezetet. Az ólomalapú ólom-dioxid elektródák használata az izobutanol izovajvalóvá történő közvetett oxidálására csökkenti a környezetszennyezést.

2.2.3 Szennyvízkezelés

A titán alapú PbO2 elektródákat a nehezen biológiailag lebomló szerves szennyező anyagok, a biológiai lagmérgező szennyező anyagok és a magas hőmérsékletű szerves szennyvíz kezelésére használják. Egy 10 mg / l metil-narancs oldat titánalapú PbO2 elektródával történő lebomlása azt mutatta, hogy a metilnarancs eltávolítási aránya közel 100% volt, ha 36 mA / cm áramsűrűséggel kezelték 12 min-ig, és hMáskéntnagyobb elektrokatalitikus aktivitás. . Egy új PbO2 elektróda segítségével nitrobenzol szennyvíz kezelésére megállapították, hogy a PbO2 elektróda eltávolítása magasabb volt, mint a hagyományos grafit elektróda. 5 óra elektrolízis után a COD eltávolítási sebessége 65% volt. A magas elektrolízis hatékonyság elsősorban a PbO2 elektróda magas oxigénfejlődési potenciáljának köszönhető. Az anod polarizáció alatt a PbO2 elektróda felülete hajlamos · OH, amely reakcióba lép nitrobenzol, amely vándorol az elektróda felületére. A szerves szennyező anyagok Ti / PbO2 anód elektrokatázitikus oxidációjának jellemzői. A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy az elektróda jó elektrokatalitikus aktivitást mutat a fenol lebomlásához, és jó környezetvédelmi alkalmazási kilátásokkal rendelkezik. A PbO2 elektróda jó katalitikus teljesítményt mutatott az anolin lebomlásához. 3 órán belül, az aniline kaphat magasabb eltávolítási arány. Ugyanakkor a PbO2 elektróda is jó stabilitást és élettartamot mutatott. A hidroxisztirol szennyvíz PbO2 elektródával történő kezelésére irányuló kutatások eredményei azt bizonyítják, hogy általában csak 3 ~ 6h kell ahhoz, hogy teljesen szervetlen vagy CO2-ra bomlasztsa.

Fémha haSa páratlan mechanikai tulajdonságokösszehasonlítva egyéb anyagok, ami a legvonzóbb választás a hordozóaólom-dioxid elektróda . Azonban nem minden fém alkalmas az ólom-dioxid elektróda szubsztrátumára . Meg kell szelep alakú fém egyirányú áramhordozó tulajdonságokkal, mint például Ti, Ta, Nb, Zr és így tovább. Között a fenti fémek, Ta a legjobb korrózióállóság és alacsony ellenállás, és a legjobb anyag használható, mint a szubsztrát a teljesítmény szempontjából. Azonban, mivel a Ta nagy affinitással oxigén, általában kell egy anoxikus környezetben, és Ta fém drága, így nem általánosan használják a tényleges termelés. Ti olcsó, alacsony sűrűségű, nagy szilárdságú, és a termikus tágulási sebesség közel, hogy az ólom-dioxid. Ezért a Ti-t általában az ólom-dioxid elektróda hordozójaként választják ki. A titán szubsztrátum általában hálószerkezetet fogad el. Ez azért van, mert a Ti háló kemény és szilárdan kötődik az elektrodenált réteghez. A Ti hálón alapuló ólom-dioxid elektróda csökkentheti az elektrolitáramlásellenállást és javíthatja az áramfok hatékonyságát, különösen nagy áramsűrűség mellett Hatékonyan akadályozza meg az elektróda túlmelegedését.