Pregătirea anodului de PbO2 interstrat compozit
De ce să dezvoltăm un anod de titan acoperit cu stratul intermediar compozit PbO2?
Din perspectiva întârzierii gradului de pasivare al matricei anodului de titan acoperit și a îmbunătățirii potențialului excesiv de evoluție a oxigenului anodului, un electrod de dioxid de plumb (PbO2) pe bază de titan cu un strat intermediar compozit care conține Ta2O5-TiO2 și SnO2- Sb2O5 a fost preparat prin metoda de descompunere termică. Morfologia, structura de fază, compoziția elementului și proprietățile chimice ale anodului de dioxid de plumb al stratului intermediar compozit și ale anodului de dioxid de plumb al stratului intermediar sno2-sb2o5 au fost analizate cu ajutorul microscopului electronic de baleiaj, difracției cu raze X și spectrului de energie. . Rezultatele arată că durata de viață a anodului interstrat compozit este semnificativ mai lungă decât cea a anodului interstrat sno2-sb2o5 și are o suprapotenţială de evoluție a oxigenului mai mare și rezistență la coroziune. Electrodul de dioxid de plumb (PbO2) pe bază de titan cu stratul intermediar compozit de Ta2O5-TiO2 și SnO2-Sb2O5 este un anod foarte promițător pentru evoluția oxigenului în mediu acid.
Anodul de titan acoperit cu PbO2 are o activitate electrocatalitică bună și un potențial ridicat de evoluție a oxigenului. În prezent, este recunoscut ca fiind cel mai rentabil anod special pentru evoluția oxigenului în mediul cu pH mai mic sau egal cu 8. Are perspective largi de aplicare în hidrometalurgie, tratare organică a apelor reziduale, galvanizare industrială și alte industrii.
Deși anodul de acoperire cu PbO2 pe bază de Ti are o stabilitate bună în mediul cu pH mai mic sau egal cu 8, există încă probleme precum căderea acoperirii și pasivarea anodului. Având în vedere motivele de mai sus și mecanismul de dezactivare a anodului de titan acoperit cu PbO2, se are în vedere adăugarea unui strat de tranziție Ta2O5-TiO2 între substratul de titan și acoperirea PbO2, care poate împiedica pătrunderea oxigenului în substratul de titan. , indicând faptul că TiO2 nu se poate forma și are o conductivitate bună, ceea ce îmbunătățește durata de viață a anodului. Cercetările arată că, pe lângă platină, platină, titan și alte metale prețioase, stratul intermediar rezistent la oxigen conține și Ta2O5-TiO2 și SnO2-Sb2O5. Acest oxid are un raport cost-performanță ridicat și activitatea este echivalentă cu cea a metalelor din grupa platinei. Prin urmare, din perspectiva întârzierii pasivării matricei de titan și a îmbunătățirii suprapotențialului și a duratei de viață a evoluției oxigenului anodului, este o idee nouă să se pregătească electrodul PbO2 interstrat compozit de Ta2O5-TiO2 și SnO2- Sb2O5 prin metoda de descompunere termică.
Pregătirea electrodului de dioxid de plumb în stratul mijlociu al stratului compozit
Se amestecă soluția de sare de tantal și titanatul de tetrabutil într-o anumită proporție, se diluează cu n-butanol până la o anumită concentrație și se agită bine mai mult de 1 oră. Acoperiți uniform plasa de titan pretratată cu o perie, uscați-o într-un cuptor de uscare la 100 de grade timp de 10 minute, apoi puneți-o într-un cuptor cu mufă de 500-600 grade pentru oxidare la temperatură ridicată timp de 10 minute. Repetați acest lucru de 5 ori (ultima oxidare timp de 30 de minute) pentru a oxida complet stratul. Apoi se amestecă soluția de sare de staniu și soluția de sare de antimoniu într-o anumită proporție, se diluează cu n-butanol și izopropanol până la o anumită concentrație, se agită bine și se pune mai mult de 1 oră. Acoperiți uniform plasa de titan pretratată cu o perie, uscați-o într-un cuptor de uscare la 100 de grade timp de 10-15min, apoi puneți-o într-un cuptor cu mufă de 500-600 grade pentru oxidare la temperatură înaltă pentru 10-15 min. Repetați acest lucru de 3 ori (ultima oxidare timp de 30 de minute) pentru a oxida complet stratul. Adică se prepară stratul intermediar compozit.
Pregătiți o anumită concentrație de soluție de azotat de plumb cu apă deionizată, încălziți soluția de azotat de plumb la aproximativ 60 de grade, adăugați o anumită cantitate de soluție de hidroxid de sodiu, amestecați complet și galvanizați cu un anumit curent pentru a prepara -PbO2.
Pregătiți o anumită concentrație de soluție de azotat de plumb cu apă deionizată, adăugați o anumită cantitate de aditivi și acid azotic, ajustați pH-ul soluției, încălziți-o la o anumită temperatură, amestecați-o complet și efectuați galvanizarea cu un anumit curent pentru a pregăti - PbO2.
Testări și concluzii îmbunătățite pe durata de viață
Folosind sursa de alimentare stabilizată cu tensiune reglabilă sk-520, electrodul pregătit este folosit ca anod, placa de titan pur este folosită ca catod, iar distanța dintre electrozi este menținută la 20 mm. testat în condiții.
Figura 1, curba relației dintre tensiunea celulei și timpul de electroliză atunci când este diferit
straturile intermediare sunt electrolizate în același mediu
Se poate observa din figura 1 că, în aceleași condiții de electroliză, tensiunea celulei a celor doi electrozi a început să scadă, dar după electroliză pentru o perioadă de timp, tensiunea celulei a fost într-o stare stabilizată și, în final, tensiunea celulei a crescut brusc. până când electrodul a devenit inactiv. Figura 1 arată clar că durata de viață a electrodului cu dioxid de plumb pe bază de titan al stratului intermediar compozit de Ta2O5-TiO2 și SnO{2-Sb2O5 este de două ori mai mare decât a stratului intermediar de SnO{2-Sb2O5 electrod. Acesta arată că introducerea stratului intermediar compozit a îmbunătățit semnificativ durata de viață a electrodului. Motivul este: în procesul de electroliză, datorită pătrunderii electrolitului acid în matrice, iar o parte din oxigenul generat în procesul de electroliză este adsorbit pe suprafața electrodului și difuzat sau migrat continuu în matricea de titan, acesta este adsorbit pe suprafața substratului de titan prin fisurile acoperirii active, care reacționează cu matricea de titan pentru a genera TiO2 neconductiv, înrăutățind conductivitatea electrodului, ducând la pasivarea acoperirii anodului și la defecțiunea anodului. Cu toate acestea, odată cu adăugarea de Ta2O5-TiO2 și SnO{2-Sb2O5, stratul intermediar compozit este relativ dens și are o difuzivitate bună. Este acoperit uniform pe suprafața substratului de titan, ceea ce face dificilă pătrunderea electrolitului în suprafața substratului de titan. Difuzia speciilor reactive de oxigen precipitate în timpul electrolizei pe substratul de titan este blocată, îmbunătățind astfel rezistența la coroziune a acoperirii la soluție și prevenind formarea peliculei de oxid de TiO2. Astfel, durata de viață a anodului este prelungită.
