Приготвяне на композитен междинен слой PbO2 анод

Защо да разработваме композитния междинен слой, покрит с PbO2 титанов анод?

От гледна точка на забавяне на степента на пасивиране на покритата титанова анодна матрица и подобряване на свръхпотенциала на отделянето на кислород от анода, базиран на титан оловен диоксид (PbO2) електрод с композитен междинен слой, съдържащ Ta2O5-TiO2 и SnO2- Sb2O5 се получава чрез метод на термично разлагане. Морфологията, фазовата структура, елементният състав и химичните свойства на анода от оловен диоксид на композитния междинен слой и анода от оловен диоксид на междинния слой sno2-sb2o5 бяха анализирани с помощта на сканиращ електронен микроскоп, рентгенова дифракция и енергиен спектър . Резултатите показват, че експлоатационният живот на композитния междинен анод е значително по-дълъг от този на sno{11}}sb2o5 междинния анод и има по-висок потенциал за отделяне на кислород и устойчивост на корозия. Базираният на титан оловен диоксид (PbO2) електрод с композитен междинен слой от Ta2O5-TiO2 и SnO2-Sb2O5 е много обещаващ анод за отделяне на кислород в кисела среда.

Титановият анод с покритие от PbO2 има добра електрокаталитична активност и висок потенциал за отделяне на кислород. Понастоящем той е признат за най-рентабилния специален анод за отделяне на кислород в среда с pH по-малко или равно на 8. Той има широки перспективи за приложение в хидрометалургията, органичното третиране на отпадъчни води, промишлената галванопластика и други индустрии.

Въпреки че анодът с покритие на основата на Ti PbO2 има добра стабилност в среда с pH по-малко или равно на 8, все още има проблеми като падане на покритието и пасивиране на анода. С оглед на горните причини и механизма на деактивиране на титанов анод с покритие от PbO2, се предвижда добавянето на преходен слой Ta2O5-TiO2 между титановия субстрат и покритието PbO2, което може да попречи на кислорода да проникне в титановия субстрат , което показва, че TiO2 не може да се образува и има добра проводимост, което подобрява живота на анода. Изследването показва, че освен платина, платина титан и други благородни метали, устойчивият на кислород междинен слой също има Ta2O5-TiO2 и SnO2-Sb2O5. Този оксид има високо съотношение на разходите и ефективността и активността е еквивалентна на тази на металите от платиновата група. Следователно, от гледна точка на забавяне на пасивирането на титановата матрица и подобряване на свръхпотенциала и живота на отделянето на кислород от анода, е нова идея да се подготви композитен междинен слой PbO2 електрод от Ta2O5-TiO2 и SnO2- Sb2O5 чрез метод на термично разлагане.

Подготовка на електрод от оловен диоксид в средния слой на композитния слой

Смесете разтвора на танталова сол и тетрабутил титаната в определена пропорция, разредете го с n-бутанол до определена концентрация и го разклатете добре повече от 1 час. Равномерно покрийте предварително обработената титанова мрежа с четка, изсушете я в 100-градусова сушилня за 10 минути и след това я поставете в 500-600-градусова муфелна пещ за окисление при висока температура за 10 минути. Повторете това 5 пъти (последното окисляване за 30 минути), за да окислите напълно покритието. След това смесете солевия разтвор на калай и солевия разтвор на антимона в определена пропорция, разредете го с n-бутанол и изопропанол до определена концентрация, разклатете го добре и го оставете за повече от 1 час. Равномерно покрийте предварително обработената титанова мрежа с четка, изсушете я в сушилня на 100 градуса за 10-15 минути и след това я поставете в муфелна пещ с 500-600 градуса за окисление при висока температура за 10-15 мин. Повторете това 3 пъти (последното окисляване за 30 минути), за да окислите напълно покритието. Тоест композитният междинен слой е подготвен.

Пригответе определена концентрация на разтвор на оловен нитрат с дейонизирана вода, загрейте разтвора на оловен нитрат до около 60 градуса, добавете определено количество разтвор на натриев хидроксид, разбъркайте напълно и галванизирайте с определен ток, за да приготвите -PbO2.

Пригответе определена концентрация на разтвор на оловен нитрат с дейонизирана вода, добавете определено количество добавки и азотна киселина, коригирайте pH на разтвора, загрейте го до определена температура, разбъркайте го напълно и извършете галванопластика с определен ток, за да го подготвите - PbO2.

Подобрено тестване през целия живот и заключения

Използвайки sk-520 захранване със стабилизирано напрежение с регулируемо напрежение, подготвеният електрод се използва като анод, плочата от чист титан се използва като катод, а разстоянието между електродите се поддържа на 20 mm. тестван при условия.

Фигура 1, крива на връзката между напрежението на клетката и времето на електролиза, когато е различно

междинните слоеве се електролизират в същата среда

Може да се види от Фигура 1, че при същите условия на електролиза напрежението на клетката на двата електрода започва да намалява, но след електролиза за определен период от време напрежението на клетката е в стабилизирано състояние и накрая напрежението на клетката се повишава рязко докато електродът стане неактивен. Фигура 1 ясно показва, че експлоатационният живот на електрода от оловен диоксид на основата на титан на композитния междинен слой от Ta2O5-TiO2 и SnO2-Sb2O5 е два пъти по-голям от този на междинния слой SnO2-Sb2O5 електрод. Това показва, че въвеждането на композитен междинен слой значително е подобрило живота на електрода. Причината е: в процеса на електролиза, поради проникването на киселинен електролит в матрицата и част от кислорода, генериран в процеса на електролиза, се адсорбира върху повърхността на електрода и непрекъснато дифундира или мигрира към титановата матрица, той се адсорбира върху повърхността на титановия субстрат през пукнатините на активното покритие, което реагира с титановата матрица, за да генерира непроводим TiO2, влошавайки проводимостта на електрода, което води до пасивиране на анодното покритие и повреда на анода. Въпреки това, с добавянето на Ta2O5-TiO2 и SnO2-Sb2O5, композитният междинен слой е относително плътен и има добра дифузивност. Той е равномерно покрит върху повърхността на титановия субстрат, което затруднява проникването на електролита в повърхността на титановия субстрат. Дифузията на реактивни кислородни видове, утаени по време на електролиза към титанов субстрат, се блокира, като по този начин се подобрява устойчивостта на корозия на покритието към разтвора и се предотвратява образуването на TiO2 оксиден филм. Така експлоатационният живот на анода се удължава.