1. Blydioxid anod introduktion

Med den kontinuerliga utvecklingen av industri och vetenskap och teknik, traditionella anod material alltmer visar sina begränsningar. Till exempel är kostnaden för platina för hög; grafitens korrosionsbeständighet inom kloralkaliindustrin och syreutvecklingssystemet är inte idealiskt, och styrkan ärLåg:blylegeringsannoder har dålig korrosionsbeständighet, låg elektrokatalytisk prestanda och stor strömförbrukning. Från kraven på så kallade "gröna material" såsom energibesparing, förbrukning minskning och föroreningsfri, människor hoppas att hitta nya anoder med lång livslängd, hög elektrokemisk prestanda, och inga sekundära föroreningar. Under miljön av syre evolution, människor har utvecklat blydioxid elektrod (PbO₂): en icke-stökiometrisk förening som har syrebrist och som innehåller för mycket bly. Den har flera kristallformer,använda anodelektrodepositionen för att produceraβ-PbO₂, som harOxidation, korrosionsbeständighet (hög stabilitet i stark syra H₂S0 (S0)₄eller HN0₃), hög syreöverpotential, god elektrisk ledningsförmåga, stark bindkraft, stark oxidationsförmåga när elektrolyserad i vattenlösning, kanBärastor ström, etc. För närvarande har det använts i stor utsträckning inom områdena galvanisering, smältning, avloppsrening etc., och kan inte ersättas av många andra elektrodmaterial (såsom DSA, bly, titanbeläggning med platina).

1.1 Bly- dioxidanodKarakteristiska

Det används ofta i elektrolytisk beredning av olika organiska ämnen och i processen för avloppsrening och hög renhet vattenberedning,applikationsområdet är brett.Pb02 har fördelarna med utmärkt elektrisk ledningsförmåga, god laddning och urladdning reversibilitet, och lågt pris. Det används ofta som en positiv elektrod för blysyrabatterier. För närvarande är utnyttjandegraden av blydioxid, det positiva aktiva materialet i blysyrabatterier, inte hög, och i allmänhet inte överstiger 50%. Syreutvecklingen är hög, i allmänhet 1.75V (i förhållande till calomelelektroden) och har en stark reducerande kraftAvnedbrytningenför organic (rganic)material(COD).

1.2 Bottenskikt av blydioxidanod

De material som för närvarande används som bottenskiktet är: platina grupp metaller och deras oxider, tenn antimonoxid, iridium tantal kompositoxid bottenskikt, etc., deras egenskaper är följande: (1) platina grupp metaller och deras oxider: bottenskiktetHsom god elektrisk ledningsförmåga, vilket i hög grad kan förbättra beläggningens och substratets bindningsförmåga. (2) Tenn antimonoxid: Tenn antimonoxidskiktet som erhålls genom termisk nedbrytningsmetod är tätt och enhetligt. Med detta underlager är det svårt för elektrolyten att penetrera titanytan, syreatomer eller 02-. Spridningen av joner i titanmatrisen blockeras också, vilket undviker bildandet av Ti02. Dessutom är Ti02 en bred bandgap N-typ halvledare. Efter dopning med Sb ersatte den extra elektronen i Sn02-gallret den pentavalenta Sn-atomen i Sn02-gittern med en extra elektron som kom in i ledningsbandet, vilket kraftigt ökade elektronkoncentrationen i ledningsbandet. Men när Sb är för mycket, oordning grad av sn02 gitter kommer att öka, och den elektriska ledningsförmågan hos sn02 kommer att minskas. Därför är innehållet i Sb relaterad till överlägsenhet och underlägsenhet av den underliggande prestanda. Detta bottenskikt har också effekten av att minska den inre stressen av beläggningen. (3) Titan-tantal kompositoxid bottenskikt: Detta bottenskikt har egenskaper som god ledningsförmåga, god korrosionsbeständighet, och låg elektrokemisk aktivitet. Även om bottenskiktet exponeras under elektrolysprocessen uppstår ingen elektrolytisk reaktion, så det är inga problem att pläteringsskiktet skalar av på grund av detta.

1.3 Aktivt lager för ytbehandlaav blydioxid anod 

Det aktiva skiktet pbO2-ytan bereds i allmänhet av en elektrodepositionsmetod. Den har två kristallformer, α och β, och β-PbO2 har god korrosionsbeständighet och elektrisk ledningsförmåga, och används vanligtvis som ytan aktiva lagret av en elektrod. α-PbO2 har dock en stark bindningskraft, och dess O-O-atomavstånd ligger mellan "bottenskiktet" och β-PbO2, som kan fungera som en buffertfusion, minska elektrodepositionsdistorsionen och öka affiniteten mellan ytan och bottenskiktet. Därför kan α-typ PbO2 deponeras under starka alkaliska förhållanden först, och β-typ PbO2 kan därför deponeras under sura förhållanden för att förbättra elektrodens livslängd.

2. Applikationsfält av titanbaserad elektrod med blydioxid

Under miljön av syre evolution, blydioxid elektroderÄrUtvecklat. PbO2 är en icke-stökiometrisk förening som är brist på syre och innehåller överdriven bly. Den har en mängd olika kristallformer. Korrosion (högre stabilitet i stark syra H2S04 eller HN03), hög syreöverpotential, god elektrisk ledningsförmåga, stark bindkraft, stark oxidationsförmåga när elektrolyserad i vattenlösning, kanBärastor ström, etc.,det är mycket lovande. För närvarande har det använts i stor utsträckning inom områdena galvanisering, smältning, vattenrening, katod anti-korrosion, etc., som inte kan ersättas av många andra elektrodmaterial (såsom DSA, bly, titan platina plätering).

Blydioxidelektroder har låg resistivitet, stabila kemiska egenskaper, god korrosionsbeständighet, god elektrisk ledningsförmåga och kan användas för stora strömmar. De används ofta i elektrolytisk beredning av olika organiska och oorganiska ämnen, avloppsrening och hög renhet vattenberedningsprocesser. Programfältet är mycket brett.

2.1 Oorganisk kemisk industri

2.1.1Chlorate (olikartade),PbO2 elektrod har använts i kloratindustrin under lång tid. Produktionen av bromat och iodate med PbO2 elektroder är relativt mogen, särskilt iodate. På grund av ytstrukturen av PbO2 elektroder, förutom elektrokemiska reaktioner, spelar det också en katalytisk roll.

2.1.2 Elektrolyserad H2O2

H2O2 som produceras av elektrolys använder i allmänhet Pt som elektrod. Vissa människor har studerat användningen av MnO2, Fe3O4, grafit, etc. som anod material, men de har inte varit framgångsrika, och PbO2 som en anod har uppnått goda ekonomiska fördelar. Eftersom den överpotential pbO2 elektroden till syre är något lägre än pt, människor har forskat om att ersätta Pt elektrod med PbO2 elektrod. Under andra världskriget saknade Japan platina och H2O2 var en militär nödvändighet, så 1944-1945 insåg man industrialiseringen av substratfria PbO2-elektroder istället för Pt-baserade H2O2.

2.2 Organisk kemisk industri

Tillämpningen av PbO2 elektroder i organisk syntes är inte lika mogen som i oorganiska syntes applikationer, och många är fortfarande utforskas.

2.2.1 Kloroform. 

Vid framställning av kloroform används PbO2-elektroden istället för den dyra Pt-elektroden. Effekten är idealisk. De mest lämpliga förhållandena för elektrosyntesen av kloroform: NaCl 300g / L, EtOH 25ml / L, PH 8 ~ 10, temperatur 60 ~ 70 °C; Anodströmdensiteten är 0,3 till 0,5A / m2, strömeffektiviteten är 80% till 90%, cellspänningen är 5V, omvandlingsfrekvensen är 98% till 99%, och renhet är 99,5% till 99,9%. Vid beredning av bromoform är den nuvarande effektiviteten 92,5%, platina är 87%, och grafit är 86%. PbO2 är det mest effektiva anodmaterialet i jodoform elektrosyntes. Den nuvarande effektiviteten är 90%, och anodförlusten är försumbar.

2.2.2 Isobutyrisk syra

Industriellt tillverkas isobutyricsyra av KMnO₄isobutanol i ett alkaliskt medium och oxiderats och korrigeras för att framställa 1t isobutyrinsyra. Förutom den viktigaste råvaran isobutanol, det behöver fortfarande ca 3.2tKMnO4, 1.6tH2SO4, Hjälpmaterial som 0.3tNa2CO3 har höga kostnader och producerar nästan 2tMnO2 avfallsrester, som förorenar miljön. Användningen av blybaserade blydioxidelektroder för att indirekt oxidera isobutanol till isobutyrinsyra minskar miljöföroreningarna.

2.2.3 Avloppsrening

Titanbaserade PbO2-elektroder används för att behandla svårförstörbara organiska föroreningar, biotoxiska föroreningar och högtemperaturorganiskt avloppsvatten. Nedbrytning av en 10 mg / L metylorange lösning med en titanbaserad PbO2 elektrod visade att avlägsnandet av metylorange var nästan 100% när den behandlades med en strömtäthet på 36 mA / cm för 12 min, och hSomhögre elektrokatalytisk aktivitet. . Med hjälp av en ny PbO2 elektrod för att behandla nitrobensens avloppsvatten, konstaterades det att PbO2 elektroden hade en högre COD borttagningshastighet än den vanliga grafit elektroden. Efter 5 timmars elektrolys var COD-borttagningshastigheten upp till 65%. Den höga elektrolyseffektiviteten beror främst på den höga syreutvecklingspotentialen hos Elektroden PbO2. Under anodisk polarisering är ytan på PbO2-elektroden benägen att generera · OH, som kommer att reagera med nitrobensen som migrerar till elektrodytan. Egenskaper hos Ti / PbO2 anod elektrokatalytisk oxidation av organiska föroreningar. De experimentella resultaten visar att elektroden visar en bra elektrokatalytisk aktivitet för nedbrytning av fenol, och har goda utsikter miljöskydd ansökan. Den PbO2 elektroden visade god katalytisk prestanda för nedbrytning av aniline. Inom 3 timmar kan aniline få en högre uttagshastighet. Samtidigt visade PbO2-elektroden också god stabilitet och livslängd. Resultaten av forskningen om behandling av hydroxystyren avloppsvatten med PbO2 elektrod visar att det i allmänhet tar bara 3 ~ 6h att helt försämra den till oorganiska eller CO2.

MetallhaSde ojämförliga mekaniska egenskapernajämfört med andra material, vilket gör det till det mest attraktiva valet för substratetAvblydioxidelektroden . Alla metaller är dock inte lämpliga för substratet blydioxidelektrod. Det måste vara ventilformad metall med enkelriktade strömförande egenskaper, såsom Ti, Ta, Nb, Zr och så vidare. Bland ovanstående metaller har Ta den bästa korrosionsbeständigheten och låg resistivitet, och är det bästa materialet för användning som substrat när det gäller prestanda. Men eftersom Ta har en hög affinitet för syre, det i allmänhet måste vara i en anoxisk miljö, och Ta metall är dyrt, så det är inte vanligt förekommande i den faktiska produktionen. Ti är billigt, har låg densitet, hög hållfasthet, och har en termisk expansionshastighet nära blydioxid. Därför är Ti i allmänhet valt som substrat av blydioxidelektroden. Titansubstratet antar i allmänhet en nätstruktur. Detta beror på att Ti-nätet är tufft och ordentligt bundet till det elektrodepositerade skiktet. Blydioxidelektroden baserad på Ti-nätet kan minska motståndskraften mot elektrolytflödet och förbättra strömeffektiviteten, särskilt vid hög strömtäthet Effektivt förhindra elektroden från överhettning.