Komposiit-vahekihi PbO2 anoodi valmistamine

Miks arendada komposiitvahekihiga PbO2-ga kaetud titaananood?

Kaetud titaananoodi maatriksi passivatsiooniastme edasilükkamise ja anoodi hapnikueralduse ülepotentsiaali parandamise seisukohast on titaanil põhinev pliidoksiid (PbO2) elektrood komposiitvahekihiga, mis sisaldab Ta2O5-TiO2 ja SnO2- Sb2O5 valmistati termilise lagunemise meetodil. Komposiitvahekihi pliidoksiidanoodi ja sno2-sb2o5 vahekihi pliidoksiidanoodi morfoloogiat, faasistruktuuri, elementide koostist ja keemilisi omadusi analüüsiti skaneeriva elektronmikroskoobi, röntgendifraktsiooni ja energiaspektri abil. . Tulemused näitavad, et komposiitkihtidevahelise anoodi kasutusiga on oluliselt pikem kui sno{11}}sb2o5 vahekihi anoodil ning sellel on suurem hapnikueraldumise ülepotentsiaal ja korrosioonikindlus. Ta2O5-TiO2 ja SnO2-Sb2O5 komposiitvahekihiga titaanil põhinev pliidoksiidi (PbO2) elektrood on happelises keskkonnas väga paljulubav hapnikueralduse anood.

PbO2-ga kaetud titaananoodil on hea elektrokatalüütiline aktiivsus ja kõrge hapnikueralduse ülepotentsiaal. Seda peetakse praegu kõige kuluefektiivsemaks spetsiaalseks hapniku eraldumiseks anoodiks keskkonnas, mille pH on alla 8 või sellega võrdne. Sellel on laialdased kasutusvõimalused hüdrometallurgias, orgaanilise reoveepuhastuses, tööstuslikus galvaniseerimises ja muudes tööstusharudes.

Kuigi Ti-põhise PbO2-katte anoodil on hea stabiilsus keskkonnas, mille pH on alla 8 või sellega võrdne, esineb siiski probleeme, nagu katte mahakukkumine ja anoodi passivatsioon. Arvestades ülaltoodud põhjuseid ja PbO2-ga kaetud titaananoodi deaktiveerimismehhanismi, on ette nähtud lisada titaansubstraadi ja kattekihi PbO2 vahele üleminekukiht Ta2O5-TiO2, mis võib takistada hapniku tungimist titaansubstraati. , mis näitab, et TiO2 ei saa moodustada ja sellel on hea juhtivus, mis parandab anoodi eluiga. Uuringud näitavad, et hapnikukindlas vahekihis on lisaks plaatinale, plaatinatitaanile ja teistele väärismetallidele ka Ta2O5-TiO2 ja SnO2-Sb2O5. Sellel oksiidil on kõrge kulutasuvus ja aktiivsus on samaväärne plaatinarühma metallide omaga. Seetõttu on titaanmaatriksi passiivimise edasilükkamise ning anoodi hapnikueralduse ülepotentsiaali ja eluea parandamise seisukohast uus idee valmistada ette Ta2O5-TiO2 ja SnO2- komposiitkihi PbO2 elektrood. Sb2O5 termilise lagunemise meetodil.

Pliidoksiidelektroodi valmistamine komposiitkihi keskmises kihis

Segage tantaalisoola lahus ja tetrabutüültitanaat teatud vahekorras, lahjendage see n-butanooliga teatud kontsentratsioonini ja loksutage korralikult rohkem kui 1 h. Katke eeltöödeldud titaanvõrk ühtlaselt pintsliga, kuivatage seda 100-kraadises kuivatusahjus 10 minutit ja asetage seejärel 10 minutiks 500-600-kraadisesse muhvelahjusse, kus see oksüdeerub kõrgel temperatuuril. Katte täielikuks oksüdeerimiseks korrake seda 5 korda (viimane oksüdatsioon 30 minutit). Seejärel segage tina soolalahus ja antimoni soolalahus teatud vahekorras, lahjendage see n-butanooli ja isopropanooliga teatud kontsentratsioonini, loksutage korralikult ja asetage kauemaks kui 1 h. Katke eeltöödeldud titaanvõrk ühtlaselt pintsliga, kuivatage seda 100-kraadises kuivatusahjus 10-15min ja pange seejärel 500-600-kraadisesse muhvelahju, et oksüdeerida kõrgel temperatuuril 10-15 min. Katte täielikuks oksüdeerimiseks korrake seda 3 korda (viimane oksüdatsioon 30 minutit). See tähendab, et komposiitvahekiht valmistatakse ette.

Valmistage deioniseeritud veega teatud kontsentratsioon pliinitraadi lahus, soojendage pliinitraadi lahus umbes 60 kraadini, lisage teatud kogus naatriumhüdroksiidi lahust, segage täielikult ja galvaniseerige teatud vooluga, et valmistada -PbO2.

Valmistage deioniseeritud veega teatud kontsentratsioon plii nitraadi lahust, lisage teatud kogus lisaaineid ja lämmastikhapet, reguleerige lahuse pH-d, kuumutage see teatud temperatuurini, segage täielikult ja teostage galvaniseerimine teatud vooluga, et valmistada PbO2.

Täiustatud eluaegne testimine ja järeldused

Kasutades sk-520 reguleeritava pingega stabiliseeritud toiteallikat, kasutatakse anoodina ettevalmistatud elektroodi, katoodina puhast titaanplaati ja elektroodide vahekaugus on 20 mm. tingimustes testitud.

Joonis 1, elemendi pinge ja elektrolüüsiaja vaheline seos, kui need on erinevad

vahekihid elektrolüüsitakse samas keskkonnas

Jooniselt 1 on näha, et samadel elektrolüüsitingimustel hakkas kahe elektroodi elemendi pinge langema, kuid pärast teatud perioodi elektrolüüsi oli elemendi pinge stabiliseerunud ja lõpuks tõusis elemendi pinge järsult. kuni elektrood muutus passiivseks. Joonis 1 näitab selgelt, et Ta2O5-TiO2 ja SnO2-Sb2O5 komposiitvahekihi titaanil põhineva pliidoksiidelektroodi kasutusiga on kaks korda pikem kui SnO2-Sb2O5 vahekihil. elektrood. See näitab, et komposiitvahekihi kasutuselevõtt on elektroodi eluiga oluliselt parandanud. Põhjus seisneb selles, et elektrolüüsiprotsessis adsorbeerub happelise elektrolüüdi maatriksisse tungimise tõttu osa elektrolüüsiprotsessis tekkivast hapnikust elektroodi pinnale ning difundeerub või migreerub pidevalt titaanmaatriksisse. titaansubstraadi pind läbi aktiivse katte pragude, mis reageerib titaanmaatriksiga, tekitades mittejuhtivat TiO2, mis muudab elektroodi juhtivuse halvemaks, mis viib anoodi katte passiveerumiseni ja anoodi rikkeni. Kuid Ta2O5-TiO2 ja SnO2-Sb2O5 lisamisega on liitvahekiht suhteliselt tihe ja hea difusioonivõimega. See on ühtlaselt kaetud titaansubstraadi pinnale, mistõttu on elektrolüüdil raske titaansubstraadi pinnale tungida. Elektrolüüsi käigus sadestunud reaktiivsete hapnikuliikide difusioon titaansubstraadile on blokeeritud, parandades seeläbi katte korrosioonikindlust lahusele ja takistades TiO2 oksiidkile teket. Seega pikeneb anoodi kasutusiga.