Titaanianodin johtavuuden ja katalyyttisen mekanismin esittely

1. Metallioksidielektrodin johtava mekanismi

Sähkönjohtavuus on perussuorituskyky, joka elektrodilla tulee olla. Goodenoughin kuvaaman atomirakenteen mukaan Ti⁴⁺ja O^2-kerroksen elektroniradat hybridisoituvat muodostamaan δ-sidoksia ja π-sidoksia. Valenssielektronit riittävät täyttämään δ:n ja π:n matalan energian kaistat, kun taas korkean energian kaista jää tyhjäksi. Materiaalirakenneteorian mukaan tällainen molekyylirakenne ei ole helppo johtaa sähköä. Tehdä Ti02 johtavaksi. On välttämätöntä upottaa elementtejä, joissa on yksi tai useampi valenssielektroni Ti02:een, nämä elektronit voivat miehittää johtavuuskaistan tai tulla lootuksen kantajiksi.

Ru0₂on siirtymämetallioksidi, jolla on rutiilirakenne. Ru:n ulkoelektronikonfiguraatio on 4d⁷5s¹. Kun neljä elektronia on annettu kahdelle happiatomille, happiatomit täydentävät 8-elektronikerroksen ja jäljelle jää 4 vapaata elektronia, jotka osallistuvat yhteisöllistymiseen. Doping Ru TiO:ssa₂, pinnoitteen kiinteä liuos voidaan ilmaista seuraavasti: Ru_δTi_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

Kaavassa δ edustaa Ru:lla substituoitujen Ti:n atomien lukumäärää ja n on Ti:n atomien lukumäärä Ti:ssä0₂. Ru-alueen täyden bändin lisäksi0₂-Ti0₂kiinteässä liuoksessa on elektroneja sisältävä energiakaista (esim_4δ). Verrattuna koko kaistan elektroneihin tämän energiakaistan elektronit ovat vähemmän sitoutuneita ja ne voidaan virittää johtavuuskaistaan ​​vain {{0}},2 ev energialla, joten kielletty kaistanleveys Ti0₂vastaa eristettä. 3.05ev kaventunut arvoon 0.2ev, saavuttaen puolijohteen energiakaistarakenteen. Lisäksi Ru0₂on happipuutteinen metallioksidi, joka lisää vapaiden elektronien määrää. Lisäksi oksidipinnoitusjärjestelmän eri prosesseissa osa happiatomeista korvataan klooriatomeilla, mikä lisää jakamattomien elektronien määrää. Siksi TiO₂on upotettu Ru0₂tai Ru0₂on upotettu TiO:lla₂, ja tämä seos tekee elektrodista johtavan.

Seostetaan 1 mooliprosenttia Ta:ta ja Nb:tä TiO:ssa₂(molemmat ovat vain yhden elektronin enemmän kuin Ti), jonka johtavuus kasvaa vastaavasti 4160 kertaa ja 5500 kertaa. Ru0:ssa₂-Ti0₂n-tyyppinen puolijohde, luovuttaja ruteniumilla on 4 vapaata elektronia, mikä on enemmän kuin Ta ja Nb voivat tarjota vapaita elektroneja, joten tämän kiinteän liuoksen johtavuus on erittäin hyvä.

2. Metallioksidielektrodin katalyyttinen mekanismi

Ru0₂, Ir0₂, PbO, jne., jotka on valmistettu lämpöhajoamalla, ovat ei-stoikiometrisiä vikarakenneyhdisteitä. RuCl:n lämpöhajoaminen₃300 astetta -500 astetta esimerkkinä, RuO_xCl_yH_zsaadaan. Koska kidehilassa syntyy happivirheitä, Ru³⁺pitäisi olla läsnä. Kun elektrodiin syötetään positiivinen jännite, ensin Ru³⁺on innostunut siirtämään elektroneja titaanimatriisiin, jolloin syntyy Ru⁴⁺vahvemmalla positiivisella varauskeskuksella. Lauseke voidaan kirjoittaa seuraavasti:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

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

Tällä hetkellä Ru⁴⁺on aktiivinen keskus puolijohdekatalysaattorin pinnalla ja on positiivisesti varautunut reikä, joka voi vastaanottaa elektroneja. Sähköstaattisen vaikutuksen alaisena Ru⁴⁺houkuttelee Cl^-oksidi/liuos-rajapinnassa aiheuttaen Cl^-purkautuakseen siihen ja Elektronit kuljetetaan titaanimatriisiin Ru:n kautta⁴⁺, reaktiokaava on:

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

Tällä hetkellä Ru⁴⁺Cl_mainoksiayhdistyy Cl:n kanssa^-käyttöliittymässä Cl:n tuottamiseksi₂ja Ru⁴⁺saa elektroneja ja muuntaa Ru:ksi³⁺. Reaktion kaava on:

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

Ru:n takia⁴⁺, Ru³⁺muunnetaan 4d:stä⁴4d:ksi⁵ja C1:n muodostuminen₂vähentää myös järjestelmän energiaa, reaktio on helppo edetä, joten kaava (1.14) on nopeudensäätövaihe.

Ru02:n katalyyttisen mekanismin mukaan tutkijat uskovat, että PdCl:n lämpöhajoamisesta muodostuva PdO₂on ei-stoikiometrinen happivajava yhdiste, ja siinä on Pd⁺kidehilassa, ja siinä oleva kloorin kehittymismekanismi on samanlainen kuin Ru:n mekanismi³⁺, mikä tekee yhteenvedon titaanipohjaisesta jalometallioksidista Elektrodin katalyyttinen mekanismi on:

Mn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

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

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

Suositut Tagit: titaanianodijohtavuuden ja katalyyttisen mekanismin käyttöönotto, Kiina, valmistajat, toimittajat, tehdas, räätälöity, tukkumyynti, alhainen hinta, varastossa