Titananodekonduktivitet og katalytisk mekanisme Introduksjon

1. Ledende mekanisme for metalloksidelektrode

Elektrisk ledningsevne er den mest grunnleggende ytelsen som en elektrode skal ha. I henhold til atomstrukturen beskrevet av Goodenough, er Ti⁴⁺og O^2-lagelektronorbitaler hybridiseres for å danne δ-bindinger og π-bindinger. Valenselektronene er tilstrekkelige til å fylle lavenergibåndene til δ og π, mens høyenergibåndet forblir tomt. I følge teorien om materialstruktur er en slik molekylstruktur ikke lett å lede elektrisitet. For å gjøre Ti02 ledende. Det er nødvendig å legge inn elementer med ett eller flere valenselektroner i Ti02, disse elektronene kan okkupere ledningsbåndet eller bli bærer av lotus.

Ru0₂er et overgangsmetalloksid med rutilstruktur. Den ytre elektronkonfigurasjonen til Ru er 4d⁷5s¹. Etter at fire elektroner er gitt til to oksygenatomer, fullfører oksygenatomene 8-elektronlaget, og det er 4 gjenværende frie elektroner som deltar i kommunaliseringen. Doping Ru i TiO₂, kan den faste løsningen av belegget uttrykkes som: Ru_δTi_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

I formelen representerer δ antall atomer av Ti substituert med Ru, og n er antall atomer av Ti i Ti0₂. I tillegg til hele bandet i Ru0₂-Ti0₂fast løsning, det er et elektronholdig energibånd (f_4δ). Sammenlignet med elektronene i hele båndet, er elektronene i dette energibåndet mindre bundet og kan eksiteres til ledningsbåndet med bare {{0}}.2ev energi, slik at den forbudte båndbredden til Ti0₂tilsvarer den for isolatoren. 3.05ev innsnevret til 0.2ev, og når energibåndstrukturen til en halvleder. I tillegg er Ru0₂er et oksygenfattig metalloksid, som øker antallet frie elektroner. I tillegg, i de ulike prosessene i oksidbeleggsystemet, erstattes en del av oksygenatomene med kloratomer, noe som øker antallet udelte elektroner. Derfor, TiO₂er innebygd med Ru0₂eller Ru0₂er innebygd med TiO₂, og denne blandingen gjør elektroden ledende.

Doping 1 % mol Ta og Nb i TiO₂(begge er bare ett elektron mer enn Ti), hvis ledningsevne økes med henholdsvis 4160 ganger og 5500 ganger. I Ru0₂-Ti0₂n-type halvleder, donorruthenium har 4 frie elektroner, som er mer enn antallet frie elektroner som Ta og Nb kan gi, så konduktiviteten til denne faste løsningen er veldig god.

2. Katalytisk mekanisme for metalloksidelektrode

Ru0₂, Ir0₂, PbO, etc. fremstilt ved termisk dekomponering er ikke-støkiometriske defektstrukturforbindelser. Tar den termiske dekomponeringen av RuCl₃ved 300 grader -500 grader som et eksempel, RuO_xCl_yH_zer oppnådd. Siden oksygendefekter genereres i krystallgitteret, Ru³⁺bør være tilstede. Når en positiv spenning påføres elektroden, må først Ru³⁺er begeistret for å overføre elektroner til titanmatrisen, og genererer Ru⁴⁺med et sterkere positivt ladesenter. Uttrykket kan skrives som:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

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

På dette tidspunktet har Ru⁴⁺er det aktive senteret på overflaten av halvlederkatalysatoren og er et positivt ladet hull som kan akseptere elektroner. Under elektrostatisk påvirkning, Ru⁴⁺vil tiltrekke Cl^-ved grensesnittet oksid/løsning, forårsaker Cl^-å utlades på den, og Elektronene transporteres til titanmatrisen gjennom Ru⁴⁺, er reaksjonsformelen:

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

På dette tidspunktet har Ru⁴⁺Cl_annonserkombineres med Cl^-på grensesnittet for å produsere Cl₂og Ru⁴⁺får elektroner og konverterer til Ru³⁺. Reaksjonsformelen er:

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

På grunn av Ru⁴⁺, Ru³⁺er konvertert fra 4d⁴til 4d⁵og dannelsen av C1₂reduserer også energien til systemet, reaksjonen er lett å fortsette, så formel (1.14) er hastighetskontrolltrinnet.

I følge den katalytiske mekanismen til Ru02, mener forskerne at PdO produsert ved termisk dekomponering av PdCl₂er en ikke-støkiometrisk oksygenmangel forbindelse, og det er Pd⁺i krystallgitteret, og klorutviklingsmekanismen på det ligner på Ru³⁺, og oppsummerer dermed det titanbaserte edelmetalloksidet Den katalytiske mekanismen til elektroden er:

Mn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

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

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

Populære tags: titan anode ledningsevne og katalytisk mekanisme introduksjon, Kina, produsenter, leverandører, fabrikk, tilpasset, engros, lav pris, på lager