1. Introduksjon av blydioksidanode

Med den kontinuerlige utviklingen av industri og vitenskap og teknologi viser tradisjonelle anodematerialer i økende grad sine begrensninger. For eksempel er kostnaden for platina for høy; korrosjonsmotstanden til grafitt i klor-alkaliindustrien og oksygenevolusjonssystemet er ikke ideelt, og styrken erLav:blylegeringanoder har dårlig korrosjonsbestandighet, lav elektrokatalytisk ytelse og stort strømforbruk. Fra kravene til såkalte "grønne materialer" som energisparing, forbruksreduksjon og forurensningsfri, håper folk å finne nye anoder med lang levetid, høy elektrokjemisk ytelse og ingen sekundær forurensning. Under miljøet av oksygen evolusjon, folk har utviklet blydioksid elektrode (PbO₂): en ikke-stoichiometrisk forbindelse som er mangelfull i oksygen og inneholder overdreven bly. Den har flere krystallformer,ved hjelp av anodeelektrodeposisjonen for å produsereβ-PbO₂, som harOksidasjon, korrosjonsbestandighet (høy stabilitet i sterk syre H₂S0 (andre er)₄eller HN0₃), høy oksygenoverpotensial, god elektrisk ledningsevne, sterk bindingskraft, sterk oksidasjonsevne når den er elektrodisert i vandig løsning, kanBjørnstor strøm, etc. I dag har det vært mye brukt innen elektroplating, smelte, avløpsvannbehandling, etc., og kan ikke erstattes av mange andre elektrodematerialer (som DSA, bly, titanbelegg med platina).

1.1 Blydioksid-anodeKarakteristiske

Det er mye brukt i elektrolytisk fremstilling av ulike organiske stoffer og i ferd med kloakkbehandling og høy renhet vannforberedelse,applikasjonsområdet er bredt.Pb02 har fordelene med utmerket elektrisk ledningsevne, god ladning og utslipp reversibilitet, og lav pris. Det er mye brukt som en positiv elektrode for blysyre batterier. I dag er utnyttelsesgraden av blydioksid, det positive aktive materialet til blysyrebatterier, ikke høyt, og overstiger vanligvis ikke 50%. Oksygenevolusjonspotensialet er høyt, vanligvis 1,75 V (i forhold til kalorielektroden), og har en sterk reduksjonskraftAvnedbrytningenfor oRganic (andre kan være på gang medMateriale(TORSK).

1.2 Bunnlag av blydioksidanoden

Materialene som i dag brukes som bunnlaget er: platina gruppe metaller og deres oksider, tinn antimony oksid, iridium tantal komposittoksid bunnlag, etc., deres egenskaper er som følger: (1) platina gruppe metaller og deres oksider: bunnlagetHsom god elektrisk ledningsevne, noe som i stor grad kan forbedre bindingsytelsen til belegget og underlaget. (2) Tinn antimony oksid: Tinn antimony oksid laget oppnådd ved termisk nedbrytning metoden er tett og ensartet. Med dette underlaget er det vanskelig for elektrolytten å trenge inn i titanoverflaten, oksygenatomer eller 02-. Spredningen av ioner i titanmatrisen er også blokkert, og unngår dermed dannelsen av Ti02. I tillegg er Ti02 et bredt bandgap N-type halvleder. Etter doping med Sb erstattet det ekstra elektronet i Sn02-gitteret det pentavalente Sn atomet i Sn02-gitteret med et ekstra elektron som kom inn i ledningsbåndet, noe som i stor grad økte elektronkonsentrasjonen i ledningsbåndet. Men når Sb er for mye, vil forstyrrelsesgraden av sn02 gitteret økes, og den elektriske ledningsevnen til sn02 vil bli redusert. Derfor er innholdet i SB relatert til overlegenhet og mindreverdighet av den underliggende ytelsen. Dette bunnlaget har også effekten av å redusere det indre stresset av belegget. (3) Titan-tantal komposittoksid bunnlag: Dette bunnlaget har egenskapene til god ledningsevne, god korrosjonsbestandighet og lav elektrokjemisk aktivitet. Selv om bunnlaget eksponeres under elektrolyseprosessen, oppstår det ingen elektrolytisk reaksjon, så det er ikke noe problem at platingslaget skreller av på grunn av dette.

1.3 Overflate aktivt lagav blydioksid anode 

PbO2 overflate aktivt lag er vanligvis utarbeidet av en elektrodeposisjonsmetode. Den har to krystallformer, α og β, og β-PbO2 har god korrosjonsbestandighet og elektrisk ledningsevne, og brukes vanligvis som overflateaktivt lag av en elektrode. Α-PbO2 har imidlertid en sterk bindende kraft, og dens O-o atomavstand er mellom "bunnlag" og β-PbO2, som kan fungere som en bufferfusjon, redusere elektrodeposisjonsforvrengning og øke affiniteten mellom overflaten og bunnlaget. Derfor, i elektroplatingprosessen, kan α-type PbO2 deponeres under sterke alkaliske forhold først, og β-type PbO2 kan deponeres under sure forhold for å forbedre levetiden til elektroden.

2. Anvendelsesfelt for blydioksid titanditandbasert elektrode

Under miljøet av oksygen evolusjon, blydioksid elektroderErUtviklet. PbO2 er en ikke-stoichiometric forbindelse som er mangelfull i oksygen og inneholder overdreven bly. Den har en rekke krystallformer. Korrosjon (høyere stabilitet i sterk syre H2S04 eller HN03), høy oksygenoverpotensial, god elektrisk ledningsevne, sterk bindingskraft, sterk oksidasjonsevne når den er elektrolysert i vandig løsning, kanBjørnstor strøm, etc.,det er veldig lovende. I dag har det vært mye brukt innen elektroplating, smelte, avfall vannbehandling, katodeanti-korrosjon osv., som ikke kan erstattes av mange andre elektrodematerialer (som DSA, bly, titan platina plating).

Blydioksidelektroder har lav resistivitet, stabile kjemiske egenskaper, god korrosjonsbestandighet, god elektrisk ledningsevne og kan brukes til store strømmer. De er mye brukt i elektrolytisk utarbeidelse av ulike organiske og uorganiske stoffer, kloakkbehandling og høy renhet vannforberedelsesprosesser. Søknadsfeltet er svært bredt.

2.1 Uorganisk kjemisk industri

2.1.1CHlorate (andre er i sin pris),PbO2 elektrode har vært brukt i klorindustrien i lang tid. Produksjonen av bromat og iodate ved hjelp av PbO2 elektroder er relativt moden, spesielt iodate. På grunn av overflatestrukturen til PbO2-elektroder, i tillegg til elektrokjemiske reaksjoner, spiller den også en katalytisk rolle.

2.1.2 Elektrolysert H2O2

H2O2 produsert av elektrolyse bruker vanligvis Pt som elektrode. Noen mennesker har studert bruken av MnO2, Fe3O4, grafitt, etc. som anode materialer, men de har ikke vært vellykket, og PbO2 som en anode har oppnådd gode økonomiske fordeler. Fordi overpotensialet til PbO2-elektroden til oksygen er litt lavere enn pt, har folk forsket på å erstatte Pt-elektrode med PbO2-elektrode. Under andre verdenskrig manglet Japan platina og H2O2 var en militær nødvendighet, så i 1944-1945 innså det industrialiseringen av substratfrie PbO2-elektroder i stedet for Pt-baserte H2O2.

2.2 Organisk kjemisk industri

Anvendelsen av PbO2 elektroder i organisk syntese er ikke så moden som i uorganisksyntese applikasjoner, og mange blir fortsatt utforsket.

2.2.1 Kloroform. 

Ved fremstilling av kloroform brukes PbO2-elektroden i stedet for den dyre Pt-elektroden. Effekten er ideell. De mest egnede forhold for elektrosyntese av kloroform: NaCl 300g / L, EtOH 25ml / L, PH 8 ~ 10, temperatur 60 ~ 70 °C; Den anode nåværende tettheten er 0,3 til 0,5A / m2, dagens effektivitet er 80% til 90%, cellespenningen er 5V, konverteringsfrekvensen er 98% til 99%, og renheten er 99,5% til 99,9%. Ved utarbeidelse av bromoform er dagens effektivitet 92,5%, platina er 87%, og grafitt er 86%. PbO2 er det mest effektive anodematerialet i iodoform elektrosyntese. Den nåværende effektiviteten er 90%, og anodetapet er ubetydelig.

2.2.2 Isobutyric acid

Industrielt er isobutysyre laget av KMnO₄av isobutanol i et alkalisk medium og oksidert og rettet mot å produsere 1t isobutysyre. I tillegg til hovedråstoffet isobutanol, trenger det fortsatt ca 3.2tKMnO4, 1.6tH2SO4, Hjelpematerialer som 0.3tNa2CO3 har høye kostnader og produserer nesten 2tMnO2 avfallsrester, som forurenser miljøet. Bruken av blybaserte blydioksidelektroder for å indirekte oksidere isobutanol til isobutysyre reduserer miljøforurensning.

2.2.3 Kloakkbehandling

Titanbaserte PbO2-elektroder brukes til å behandle organiske forurensende stoffer som er vanskelig å biologisk nedbrytbare, biogiftige forurensende stoffer og organisk avløpsvann med høy temperatur. Nedbrytning av en 10 mg / L metyloransje løsning med en titanbasert PbO2-elektrode viste at fjerningshastigheten av metyloransje var nesten 100% når den ble behandlet med en nåværende tetthet på 36 mA / cm i 12 min, og hSomhøyere elektrokatalytisk aktivitet. . Ved hjelp av en ny PbO2-elektrode til behandling av nitrobenzenavløpsvann, ble det funnet at PbO2-elektroden hadde en høyere COD-fjerningshastighet enn vanlig grafittelektrode. Etter 5 timer med elektrolyse var FJERNINGShastigheten FOR COD opptil 65 %. Den høye elektrolyseeffektiviteten skyldes hovedsakelig det høye oksygenevolusjonspotensialet til PbO2-elektroden. Under annodisk polarisering er overflaten av PbO2-elektroden utsatt for å generere · OH, som vil reagere med nitrobenzen som migrerer til elektrodeoverflaten. Kjennetegn på Ti / PbO2 anode elektrokatalytisk oksidasjon av organiske forurensende stoffer. De eksperimentelle resultatene viser at elektroden viser en god elektrokatalytisk aktivitet for nedbrytning av fenol, og har gode miljøvernapplikasjonsutsikter. PbO2-elektroden viste god katalytisk ytelse for nedbrytning av anilin. Innen 3 timer kan anilin få en høyere fjerningshastighet. Samtidig viste PbO2-elektroden også god stabilitet og levetid. Resultatene av forskningen på behandling av hydroksystyren avløpsvann med PbO2 elektrode bevise at det vanligvis tar bare 3 ~ 6h å fullstendig forringe det til uorganisk eller CO2.

Metallha (andre)Sde uforlignelige mekaniske egenskapenesammenlignet med andre materialer, noe som gjør det til det mest attraktive valget for substratetAvblydioksid elektrode . Imidlertid er ikke alle metaller egnet for substrat av blydioksidelektrode . Det må være ventilformet metall med enveis strømbærende egenskaper, som Ti, Ta, Nb, Zr og så videre. Blant de ovennevnte metaller, Ta har den beste korrosjonsbestandighet og lav resistivitet, og er det beste materialet for bruk som et substrat i form av ytelse. Men fordi Ta har en høy affinitet for oksygen, det vanligvis må være i et anoksisk miljø, og Ta metall er dyrt, så det er ikke vanlig å brukes i selve produksjonen. Ti er billig, har lav tetthet, høy styrke, og har en termisk ekspansjonshastighet nær blydioksid. Derfor er Ti vanligvis valgt som underlaget av blydioksidelektroden. Titansubstratet vedtar vanligvis en maskestruktur. Dette er fordi Ti mesh er tøff og fast bundet til elektrodeponert lag. Blydioksidelektroden basert på Ti-nettet kan redusere motstanden mot elektrolyttstrøm og forbedre dagens effektivitet, spesielt ved høy strømtetthet Effektivt hindre elektroden i å overopphetes.