1. Kurşun dioksit anot giriş

Endüstrinin, bilimin ve teknolojinin sürekli gelişimiyle, geleneksel anode malzemeleri giderek sınırlarını gösteriyor. Örneğin, platin maliyeti çok yüksektir; klor-alkali endüstrisinde grafitin korozyon direnci ve oksijen evrim sistemi ideal değildir ve mukavemetDüşük:kurşun alaşımlı anodlar zayıf korozyon direncine, düşük elektrokatalitik performansa ve büyük güç tüketimine sahiptir. Enerji tasarrufu, tüketimin azaltılması ve kirlilikten arınması gibi sözde "yeşil malzemelerin" gereksinimlerinden, insanlar uzun ömürlü, yüksek elektrokimyasal performansa ve ikincil kirlilik olmadan yeni anodlar bulmayı umuyorlar. Oksijen evrimi ortamında, insanlar kurşun dioksit elektrodu geliştirdik (PbO₂): oksijen eksikliği olan ve aşırı kurşun içeren stokiyometrik olmayan bir bileşiktir. Birden fazla kristal formu vardır.,üretmek için anot elektrotpozisyonunu kullanarakβ-PbO₂, hangi vardırOksidasyon, korozyon direnci (güçlü asit H yüksek stabilite₂S0₄veya HN0₃), yüksek oksijen aşırı potansiyeli, iyi elektriksel iletkenlik, güçlü bağlama kuvveti, sulu çözeltide elektroliz edildiğinde güçlü oksidasyon yeteneği,Ayıbüyük akım, vb. Şu anda elektrokaplama, eritme, atık su arıtma, vb. alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve diğer birçok elektrot malzemesi (DSA, kurşun, titanyum gibi) ile değiştirilemez.ile kaplama platin).

1.1 Kurşun dioksit anosuKarakteristik

Çeşitli organik maddelerin elektrolitik hazırlanmasında ve kanalizasyon arıtma ve yüksek saflıkta su hazırlama sürecinde yaygın olarak kullanılır.uygulama aralığı geniştir.Pb02 mükemmel elektrik iletkenliği, iyi şarj ve deşarj geri dönüşü ve düşük fiyat avantajları vardır. Kurşun-asit piller için pozitif elektrot olarak yaygın olarak kullanılır. Şu anda, kurşun-asit pillerin pozitif aktif maddesi olan kurşun dioksitin kullanım oranı yüksek değildir ve genellikle %50'yi geçmez. Oksijen evrim potansiyeli yüksektir, genellikle 1.75V (calomel elektrota göre) ve güçlü bir azaltma kuvveti vardıronunbozulmaiçin organikMalzeme(COD).

1.2 Kurşun dioksit anodalt tabakası

Şu anda alt tabaka olarak kullanılan malzemeler şunlardır: platin grubu metaller ve oksitleri, tin antimon oksit, iridyum tantal kompozit oksit alt tabakaları, vb, özellikleri şunlardır: (1) platin grubu metaller ve oksitler: alt tabakaHbüyük ölçüde kaplama ve substrat yapıştırma performansını artırabilir iyi elektrik iletkenliği olarak. (2) Tin antimon oksit: Termal ayrışma yöntemi ile elde edilen tin antimon oksit tabakası yoğun ve düzgündür. Bu alt tabaka ile, elektrolit titanyum yüzey, oksijen atomları veya 02-nüfuz etmek zordur. İyonların titanyum matrise yayılması da engellenir ve bu nedenle Ti02'nin oluşumuengellenir. Buna ek olarak, Ti02 geniş bir bandgap N-tipi yarı iletken. Sb ile doping yaptıktan sonra, Sn02 kafesindeki ekstra elektron, Iletim bandına giren ekstra bir elektron labirlikte sn02 kafesindeki pentavalent Sn atomuna geçti ve bu da iletim bandındaki elektron konsantrasyonunu büyük ölçüde artırdı. Ancak, Sb çok fazla olduğunda, sn02 kafes bozukluğu derecesi artırılacak, ve sn02 elektriksel iletkenlik azalacaktır. Bu nedenle, Sb içeriği üstünlük ve altta yatan performans aşağılık ile ilgilidir. Bu alt tabaka da kaplama iç stresi azaltarak etkisi vardır. (3) Titanyum-tantal kompozit oksit alt tabaka: Bu alt tabaka iyi iletkenlik, iyi korozyon direnci ve düşük elektrokimyasal aktivite özelliklerine sahiptir. Elektroliz işlemi sırasında alt tabaka maruz kolsa bile, elektrolitik reaksiyon oluşmaz, bu nedenle kaplama tabakasının bu nedenle soyulması nda bir sorun yoktur.

1.3 Yüzey aktif katmanıkurşundioksit anod 

PbO2 yüzey aktif tabakası genellikle bir elektrodepozisyon yöntemi ile hazırlanır. Α ve β olmak üzere iki kristal formu vardır ve β-PbO2 iyi korozyon direncine ve elektriksel iletkenliğe sahiptir ve genellikle bir elektrotun yüzey aktif tabakası olarak kullanılır. Ancak α-PbO2 güçlü bir bağlama kuvvetine sahiptir ve O-O atomik uzaklığı tampon füzyon görevi görebilen, elektrotpozisyon bozulmasını azaltabilen ve yüzey ile alt tabaka arasındaki yakınlığı artırabilen "alt tabaka" ile β-PbO2 arasındadır. Bu nedenle, elektrokaplama sürecinde α-tipi PbO2 önce güçlü alkali koşullar altında, β-tipi PbO2 ise elektrotun kullanım ömrünü iyileştirmek için asidik koşullar altında birikebilir.

2. Kurşun dioksit titanyum bazlı elektrot uygulama alanları

Oksijen evrimi ortamında, kurşun dioksit elektrotlarbirGeliştirilen. PbO2 oksijen eksikliği ve aşırı kurşun içeren olmayan bir stokiyometrik bileşiktir. Çeşitli kristal formları vardır. Korozyon (güçlü asit H2S04 veya HN03'te daha yüksek stabilite), yüksek oksijen aşırı potansiyeli, iyi elektriksel iletkenlik, güçlü bağlama kuvveti, sulu çözeltide elektroliz edildiğinde güçlü oksidasyon yeteneği,Ayıbüyük akım, vb,bu bir çok umut verici. Şu anda elektrokaplama, eritme, atık alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. su arıtma, katot anti-korozyon, vb, diğer birçok elektrot malzemeleri (DSA, kurşun, titanyum platin kaplama gibi) ile değiştirilemez.

Kurşun dioksit elektrotlar düşük direnç, kararlı kimyasal özellikleri, iyi korozyon direnci, iyi elektrikiletkenliği ve büyük akımlar için kullanılabilir. Çeşitli organik ve inorganik maddelerin, kanalizasyon arıtma ve yüksek saflıkta su hazırlama süreçlerinin elektrolitik hazırlanmasında yaygın olarak kullanılırlar. Uygulama alanı çok geniştir.

2.1 İnorganik Kimya Endüstrisi

2.1.1Chlorate,PbO2 elektrot klorat endüstrisinde uzun süre kullanılmaktadır. PbO2 elektrotları kullanılarak bromve iyot üretimi nispeten olgundur, özellikle iyot. PbO2 elektrotlarının yüzey yapısı nedeniyle elektrokimyasal reaksiyonlara ek olarak katalitik bir rol de oynar.

2.1.2 Elektrolizh H2O2

Elektroliz tarafından üretilen H2O2 genellikle bir elektrot olarak Pt kullanır. Bazı insanlar Anot malzemesi olarak MnO2, Fe3O4, grafit, vb kullanımını inceledik, ama başarılı olmamıştır, ve bir anot olarak PbO2 iyi ekonomik faydalar elde etti. PbO2 elektrotunun oksijene olan aşırı potansiyeli Pt'ninkinden biraz daha düşük olduğundan, insanlar Pt elektrotunun PbO2 elektrotla değiştirilmesi üzerine araştırmalar yaptılar. II. Dünya Savaşı sırasında Japonya platinden yoksundu ve H2O2 askeri bir gereklilikti, bu yüzden 1944-1945'te Pt tabanlı H2O2 yerine substratsız PbO2 elektrotlarının sanayileşmesini gerçekleştirdi.

2.2 Organik Kimya Endüstrisi

PbO2 elektrotlarının organik sentezde uygulanması inorganik sentez uygulamalarındaki kadar olgun değildir ve birçoğu halen araştırılmaktadır.

2.2.1 Kloroform. 

Kloroformun hazırlanmasında pahalı Pt elektrodu yerine PbO2 elektrodu kullanılır. Etkisi idealdir. Kloroformun elektrosentezi için en uygun koşullar: NaCl 300g / L, EtOH 25ml / L, PH 8 ~ 10, sıcaklık 60 ~ 70 °C; Anod akım yoğunluğu 0,3 ila 0,5A / m2, akım verimliliği % 80 ila %90, hücre gerilimi 5V, dönüşüm oranı %98 ila %99 ve saflık %99,5 ila %99,9'dur. Bromoform hazırlanmasında mevcut verimlilik %92.5, platin %87 ve grafit %86'dır. PbO2, iyodoform elektrosentezde en etkili anot malzemesidir. Mevcut verimlilik %90 ve anod kaybı ihmal edilebilir.

2.2.2 Izobütirik asit

Endüstriyel olarak, izobütirik asit KMnO yapılır₄bir alkali ortamda izobutanol ve oksitlenmiş ve izobutirik asit 1t üretmek için düzeltilmiş. Ana hammadde izobutanol ek olarak, hala yaklaşık 3.2tKMnO4, 1.6tH2SO4, 0.3tNa2CO3 gibi yardımcı malzemeler yüksek maliyete sahip ve çevreyi kirleten yaklaşık 2tMnO2 atık kalıntısı üretmek gerekir. İzobutanol'ü izobutanol'e dolaylı olarak oksitlemek için kurşun bazlı kurşun dioksit elektrotlarının kullanımı çevre kirliliğini azaltır.

2.2.3 Kanalizasyon arıtma

Titanyum bazlı PbO2 elektrotlar, biyo-parçalanabilir organik kirleticiler, biyo-toksik kirleticiler ve yüksek sıcaklıkta organik atık suları tedavi etmek için kullanılır. Titanyum bazlı PbO2 elektrodu ile 10 mg / L metil portakal çözeltisinin bozulması, metil portakalın 12 dakika boyunca 36 mA / cm'lik güncel yoğunlukta tedavi edildiğinde kaldırma oranının yaklaşık %100 olduğunu gösterdi.Olarakyüksek elektrokatalitik aktivite. . Nitrobenzen atıksu arıtmak için yeni bir PbO2 elektrot kullanarak, PbO2 elektrot sıradan grafit elektrot daha yüksek BIR COD kaldırma oranı olduğu bulundu. 5 saatlik elektrolizden sonra COD kaldırma oranı %65'e kadar çıktı. Yüksek elektroliz verimi esas olarak PbO2 elektrotunun yüksek oksijen evrim potansiyelinden kaynaklanmaktadır. Anodik polarizasyon altında, PbO2 elektrot yüzeyi oluşturmak için eğilimli · Elektrot yüzeyine göç eden nitrobenzen ile reaksiyona girecek. Organik kirleticilerin Ti / PbO2 anodu elektrokatalitik oksidasyonunun özellikleri. Deneysel sonuçlar elektrot fenol bozulması için iyi bir elektrokatalitik aktivite gösterir ve iyi bir çevre koruma uygulama umutları olduğunu göstermektedir. PbO2 elektrot aniline bozulması için iyi katalitik performans gösterdi. 3 saat içinde, aniline daha yüksek bir kaldırma oranı elde edilebilebilir. Aynı zamanda, PbO2 elektrot da iyi bir istikrar ve hizmet ömrü gösterdi. PbO2 elektrot ile hidroksittiren atıksu arıtma üzerine araştırma sonuçları genellikle tamamen inorganik veya CO2 içine düşürmek için sadece 3 ~ 6h alır kanıtlamak.

MetalhaSeşsiz mekanik özelliklerile karşılaştırıldığında substrat için en cazip seçim yapar diğer malzemeler,onunkurşun dioksit elektrot . Ancak, tüm metaller kurşun dioksit elektrot substrat için uygundur. Öyle olmalı. Ti, Ta, Nb, Zr ve benzeri tek yönlü akım taşıma özelliklerine sahip valf şeklinde metal. Yukarıdaki metaller arasında, Ta en iyi korozyon direnci ve düşük direnç vardır, ve performans açısından bir substrat olarak kullanılmak üzere en iyi malzemedir. Ancak, Ta oksijen için yüksek bir yakınlık olduğu için, genellikle anoksik bir ortamda olması gerekir, ve Ta metal pahalı, bu yüzden yaygın olarak gerçek üretimde kullanılmaz. Ti ucuz, düşük yoğunluklu, yüksek mukavemetli ve kurşun dioksit yakın bir termal genleşme oranı vardır. Bu nedenle, Ti genellikle kurşun dioksit elektrot substrat olarak seçilir. Titanyum substrat genellikle bir örgü yapısı benimser. Bunun nedeni, Ti örgü sert ve sıkıca elektrodeposited tabaka bağlı olmasıdır. Ti örgüdayalı kurşun dioksit elektrot elektrolit akışına direncini azaltabilir ve akım verimliliğini artırmak, özellikle yüksek akım yoğunluğu etkili bir şekilde aşırı ısınmasını elektrot önlemek.