1. Lyijydioksidianodien käyttöönotto

Teollisuuden, tieteen ja teknologian jatkuvan kehityksen myötä perinteiset anodimateriaalit osoittavat yhä enemmän rajoituksiaan. Esimerkiksi platinakustannukset ovat liian korkeat; grafiittien korroosionkestävyys kloorialkaliteollisuudessa ja hapenkehitysjärjestelmä ei ole ihanteellinen, ja lujuus onAlhainen:lyijyseosanodien korroosionkestävyys on heikko, elektrolyyttinen suorituskyky on heikko ja suuri virrankulutus. Ns. vihreät materiaalit, kuten energiansäästö, kulutuksen vähentäminen ja saasteeton, vaatimuksista ihmiset toivovat löytävänsä uusia anodia, joilla on pitkä käyttöikä, korkea sähkökemiallinen suorituskyky eikä sekundaarinen saastuminen. Happikehityksen ympäristössä ihmiset ovat kehittäneet lyijydioksidielektrodin (PbO₂): ei-stoikiometrinen yhdiste, joka on puutteellinen hapen ja sisältää liiallista lyijyä. Se on useita kristalli muotoja,käyttämällä anodielektrodaattia, jotta saadaanKävi koulua β-PbO₂, , joka onHapettuminen, korroosionkestävyys (korkea stabiilius vahvassa hapon H₂Kävi koulua S0₄tai HN0₃), korkea hapen ylipotentiaali, hyvä sähkönjohtavuus, vahva sitova voima, voimakas hapettumiskyky, kun se elektrolyyttiin vesiliuoksessa, voiKarhusuuri virta jne. Tällä hetkellä sitä on käytetty laajalti galvanointi-, sulatus-, jätevedenkäsittely- jne.pinnoite, jossa on platinaa).

1.1 LyijydioksidianodiOminaisuus

Sitä käytetään laajalti erilaisten orgaanisten aineiden elektrolyyttisessä valmistuksessa sekä jäteveden käsittelyssä ja erittäin puhtaassa vedenvalmistuksessa,on laaja.Pb02:lla on erinomaisen sähkönjohtavuuden, hyvän varauksen ja purkautumisen palautuvuuden edut sekä alhainen hinta. Sitä käytetään laajalti positiivisena elektrodina lyijyhappoakuille. Tällä hetkellä lyijydioksidin käyttöaste, lyijyhappoakkujen positiivinen aktiivinen materiaali, ei ole korkea eikä yleensä ylitä 50%. Hapen kehityspotentiaali on korkea, yleensä 1,75 V (suhteessa calomel-elektrodiin), ja sillä on vahva pelkistävä voimajahajoaminenvarten oKävi koulua rganicMateriaali(COD).

1.2 Lyijydioksidianodien pohjakerros

Tällä hetkellä pohjakerrosina käytettävät materiaalit ovat: platinaryhmän metallit ja niiden oksidit, tinantimonioksidi, iridiumtantaalikomposiittioksidin pohjakerrokset jne., niiden ominaisuudet ovat seuraavat: 1) platinaryhmän metallit ja niiden oksidit: pohjakerrosHhyvänä sähkönjohtavuutena, joka voi parantaa pinnoitteen ja alustan sidoskykyä huomattavasti. (2) Tin antimonioksidi: Terminen hajoamismenetelmällä saatu tinantimonioksidikerros on tiheä ja yhtenäinen. Tämän aluskerroksen avulla elektrolyytti on vaikea tunkeutua titaanipintaan, happiatomien tai 02-. Ionien leviäminen titaanimatriisiin on myös estetty, jolloin vältetään Ti02: n muodostuminen. Lisäksi Ti02 on leveä kaistanra N-tyypin puolijohde. Dopingin jälkeen Sb: llä, ylimääräinen elektroni Sn02 ristikko korvasi pentavalentti Sn atomin Sn02 ristikko ylimääräinen elektroni tulevat johtuminen bändi, joka lisäsi huomattavasti elektronipitoisuus johtuminen bändi. Kuitenkin, kun Sb on liikaa, häiriö aste sn02 ristikko kasvaa, ja sähkönjohtavuus sn02 vähenee. Siksi sisältö Sb liittyy paremmuutta ja alemmuuspistettä taustalla suorituskykyä. Tämä pohjakerros vähentää myös pinnoitteen sisäistä rasitusta. (3) Titaani-tantaali komposiittioksidin pohjakerros: Tällä pohjakerroksella on hyvän johtavuuden, hyvän korroosionkestävyyden ja alhaisen sähkökemiallisen aktiivisuuden ominaisuudet. Vaikka pohjakerros altistuu elektrolyysiprosessin aikana, elektrolyyttistä reaktiota ei tapahdu, joten ei ole ongelma, että pinnoituskerros irtoaa tämän vuoksi.

1.3 Pinta-aktiivinen kerrosja lyijydioksidianodi 

PbO2-pintaaktiivinen kerros valmistetaan yleensä elektrodeposition menetelmällä. Sillä on kaksi kidemuotoa, α ja β, ja β-PbO2 on hyvä korroosionkestävyys ja sähkönjohtavuus, ja sitä käytetään yleensä pinnan aktiivinen kerros elektrodi. Kuitenkin α-PbO2 on vahva sitova voima, ja sen O-O atomi etäisyys on välillä "pohjakerros" ja β-PbO2, joka voi toimia puskurifuusio, vähentää elektrodasennon vääristymistä ja lisätä affiniteettipinnan ja pohjakerros. Siksi galvanointiprosessissa α-tyypin PbO2 voidaan tallettaa ensin voimakkaissa emäksisissä olosuhteissa ja β-tyypin PbO2 voidaan tallettaa happamassa olosuhteissa elektrodin käyttöiän parantamiseksi.

2. Lyijydioksidin titaanipohjaisen elektrodin käyttökentät

Hapen evoluution ympäristössä lyijydioksidielektroditOnKehitetty. PbO2 on ei-stoikiometrinen yhdiste, joka on puutteellinen hapen ja sisältää liiallista lyijyä. Se on erilaisia kristalli muotoja. Korroosio (suurempi stabiilius vahvassa h2S04- tai HN03-hapossa), korkea hapen ylipotentiaali, hyvä sähkönjohtavuus, vahva sitoutumisvoima, voimakas hapettumiskyky, kun se elektrolyyttisesti vesiliuoksessa, voiKarhusuuri virta jne.,se on erittäin lupaava. Tällä hetkellä sitä on käytetty laajalti galvanointi-, sulatus-, vedenkäsittely, katodianti-korroosiota jne., joita ei voida korvata monilla muilla elektrodimateriaaleilla (kuten DSA, lyijy, titaaniplatinapinnoitus).

Lyijydioksidielektrodeilla on alhainen resistiivisyys, vakaat kemialliset ominaisuudet, hyvä korroosionkestävyys, hyvä sähkönjohtavuus ja sitä voidaan käyttää suurissa virroissa. Niitä käytetään laajalti erilaisten orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden elektrolyyttisessä valmistuksessa, jäteveden käsittelyssä ja erittäin puhtaissa vedenvalmistusprosesseissa. Sovelluskenttä on hyvin laaja.

2.1 Epäorgaaninen kemianteollisuus

2.1.1CKävi koulua hlorate,PbO2-elektrodia on käytetty kloraattiteollisuudessa jo pitkään. Tuotanto bromaatti ja jodaatti käyttäen PbO2 elektrodit on suhteellisen kypsä, erityisesti jodaatti. PbO2-elektrodien pintarakenteen vuoksi sähkökemiallisten reaktioiden lisäksi sillä on myös katalyyttinen rooli.

2.1.2 Elektrolyyttinen H2O2

Elektrolyysin tuottama H2O2 käyttää yleensä Pt:tä elektrodina. Jotkut ihmiset ovat tutkineet käyttöä MnO2, Fe3O4, grafiitti, jne. Koska PbO2-elektrodin ylipotentiaali hapen kanssa on hieman hitaampaa kuin Pt: n, ihmiset ovat tehneet tutkimusta Pt-elektrodin korvaamisesta PbO2-elektrodilla. Toisen maailmansodan aikana Japanilta puuttui platinaa ja H2O2 oli sotilaallinen välttämättömyys, joten vuosina 1944-1945 se tajusi substraatittomien pbo2-elektrodien teollistumisen Pt-pohjaisen H2O2:n sijaan.

2.2 Orgaaninen kemianteollisuus

PbO2-elektrodien käyttö orgaanisessa synteesissä ei ole yhtä kypsää kuin epäorgaanisissa synteesisovelluksissa, ja monia tutkitaan edelleen.

2.2.1 Kloroformi. 

Kloroformin valmistuksessa käytetään PbO2-elektrodia kalliiden Pt-elektrodin sijaan. Vaikutus on ihanteellinen. Sopivimmat olosuhteet elektroformin sähkösynteesille: NaCl 300g / L, EtOH 25ml / L, PH 8 ~ 10, lämpötila 60 ~ 70 °C; Anodi nykyinen tiheys on 0,3-0,5A / m2, nykyinen hyötysuhde on 80% 90%, solujen jännite on 5V, muuntokurssi on 98% 99%, ja puhtaus on 99,5% ja 99,9%. Bromoforia valmistettaessa nykyinen hyötysuhde on 92,5 %, platina 87%, ja grafiitti on 86%. PbO2 on tehokkain anodimateriaali jodoforissa. Nykyinen hyötysuhde on 90%, ja anodihäviö on vähäinen.

2.2.2 Isovoihappo

Teollisesti isovoihappo on valmistettu KMnO₄emäksisessä väliaineessa ja hapetettu ja puhdistettu tuottamaan 1t isobutierihappoa. Pääraaka-aineen isobutanolin lisäksi se tarvitsee edelleen noin 3.2tKMnO4, 1.6tH2SO4, Apuaineet, kuten 0.3tNa2CO3, ovat korkeat ja tuottavat lähes 2tMnO2 jätejäämiä, jotka saastuttavat ympäristöä. Lyijypohjaisten lyijydioksidielektrodien käyttö epäsuorasti hapettavien isobutanolin hapettavaksi isovoihappoon vähentää ympäristön pilaantumista.

2.2.3 Jäteveden käsittely

Titaanipohjaisia PbO2-elektrodeja käytetään vaikeasti hajoavien orgaanisten yhdisteiden, biomyrkyllisten epäpuhtauksien ja korkean lämpötilan orgaanisen jäteveden käsittelyyn. Hajoaminen 10 mg / L metyylioranssi liuos titaani-pohjainen PbO2 elektrodi osoitti, että poistonopeus metyylioranssi oli lähes 100% kun käsitellään nykyinen tiheys 36 mA / cm 12 min, ja hAselektrokatalyyttistä aktiivisuutta. . Käyttämällä uutta PbO2-elektrodia nitrobentseenijätevesien hoitoon todettiin, että PbO2-elektrodilla oli suurempi COD-poistonopeus kuin tavallisella grafiittielektrodilla. 5 tunnin elektrolyysin jälkeen COD:n poistoaste oli jopa 65%. Korkea elektrolyysitehokkuus johtuu pääasiassa PbO2-elektrodin korkeasta hapen kehityspotentiaalista. Alle anodinen polarisaatio, pinta PbO2 elektrodi on altis tuottaa · Oh, joka reagoi nitrobentseenin kanssa, joka siirtyy elektrodin pinnalle. Ominaisuudet Ti / PbO2 anodi elektrokatalyyttinen hapettuminen orgaanisten epäpuhtauksien. Kokeelliset tulokset osoittavat, että elektrodi osoittaa hyvää elektrolyyttistä aktiivisuutta fenolin hajoamiseen ja että sillä on hyvät ympäristönsuojelumahdollisuudet. PbO2-elektrodi osoitti hyvää katalyyttistä suorituskykyä aniliinihajoamiseen. 3 tunnin kuluessa, aniliini voisi saada suurempi poistoaste. Samaan aikaan PbO2-elektrodi osoitti myös hyvää vakautta ja käyttöikää. Hydroksistyreenin jäteveden käsittelyä PbO2-elektrodilla koskevan tutkimuksen tulokset osoittavat, että se yleensä kestää vain 3 ~ 6 h, jotta se hajoaa täysin epäorgaaniseksi tai hiilidioksidiksi.

MetalliHaSverraton mekaaninen ominaisuudetverrattuna muita materiaaleja, mikä tekee siitä houkuttelevin valinta alustanjalyijydioksidielektrodin kanssa. Kaikki metallit eivät kuitenkaan sovellu lyijydioksidielektrodin substraattiin. Sen on oltava venttiilin muotoinen metalli, jolla on yksisuuntaiset virtaominaisuudet, kuten Ti, Ta, Nb, Zr ja niin edelleen. Edellä mainituista metalleista Ta:lla on paras korroosionkestävyys ja alhainen vastustuskyky, ja se on paras materiaali käytettäväksi alustana suorituskyvyn kannalta. Kuitenkin, koska Ta on korkea affiniteetti happea, se yleensä on anoksinen ympäristössä, ja Ta metalli on kallista, joten sitä ei yleensä käytetä varsinaisessa tuotannossa. Ti on halpa, on alhainen tiheys, korkea lujuus, ja on lämpö laajeneminen lähellä lyijydioksidia. Siksi Ti valitaan yleensä lyijydioksidielektrodin substraatiksi. Titaanisubstraatti yleensä hyväksyy verkkorakenteen. Tämä johtuu siitä, että Ti mesh on kova ja lujasti liimattu sähkötalletuskerros. Ti-verkkoon perustuva lyijydioksidielektrodi voi vähentää elektrolyyttivirtausten kestävyyttä ja parantaa virran tehokkuutta, erityisesti suurella virtatiheydellä Estä elektrodin ylikuumeneminen.