1. Introducerea anodului de dioxid de plumb

Odată cu dezvoltarea continuă a industriei și a științei și tehnologiei, materialele tradiționale de anod își arată din ce în ce mai mult limitările. De exemplu, costul de platină este prea mare; rezistența la coroziune a grafitului în industria clor-alcalină și sistemul de evoluție a oxigenului nu este ideal, iar rezistența esteScăzut:anozi iede aliaj de plumb au o rezistență slabă la coroziune, performanță electrocatalitică scăzută și un consum mare de energie. Din cerințele așa-numitelor materiale verzi, ar fi economisirea de energie, reducerea consumului și fără poluare, oamenii speră să găsească noi anozi cu viață lungă, performanță electrochimică ridicată și fără poluare secundară. În mediul de evoluție a oxigenului, oamenii au dezvoltat electrodul de dioxid de plumb (PbO₂): un compus non-stoichiometric care este deficitar de oxigen și conține plumb excesiv. Are mai multe forme de cristal.,electrodepoziția electrodepoziției anodelor pentru a produce(Buzau)₂, care a fostOxidare, rezistenta la coroziune (stabilitate ridicata in acid puternic H₂S0(în)₄sau HN0₃), suprapotențial ridicat de oxigen, conductivitate electrică bună, forță de legare puternică, capacitate puternică de oxidare atunci când estePoartăcurent mare, etc. În prezent, acesta a fost utilizat pe scară largă în domeniile de galvanizare, topire, tratarea apelor uzate, etc, și nu pot fi înlocuite cu multe alte materiale electrozi (cum ar fi DSA, plumb, titanînveliș cu platină).

1.1 Anod de dioxid de plumbCaracteristică

Este utilizat pe scară largă în prepararea electrolitică a diferitelor substanțe organice și în procesul de tratare a apelor uzate și al pregătirii apei de înaltă puritate;gama de aplicații este largă.Pb02 are avantajele de conductivitate electrică excelentă, de încărcare bună și reversibilitate de descărcare de gestiune, și preț scăzut. Acesta este utilizat pe scară largă ca un electrod pozitiv pentru baterii plumb-acid. În prezent, rata de utilizare a dioxidului de plumb, materialul activ pozitiv al bateriilor plumb-acid, nu este mare și, în general, nu depășește 50%. Potențialul de evoluție a oxigenului este mare, în general 1,75V (în raport cu electrodul calomel), și are o forță puternică de reducereDedegradareapentru organic a spus:Material(COD).

1.2 Stratul inferior al anodului de dioxid de plumb

Materialele utilizate în prezent ca strat de jos sunt: metale de grup de platină și oxizii lor, oxid de antimoniu staniu, straturi lespede de oxid compozit iridiu, etc.Hca conductivitate electrică bună, care poate îmbunătăți foarte mult performanța de lipire a acoperirii și a substratului. (2) Oxid de antimoniu staniu: Stratul de oxid de antimoniu din staniu obținut prin metoda de descompunere termică este dens și uniform. Cu acest strat de sub, este dificil pentru electrolit să pătrundă pe suprafața de titan, atomi de oxigen sau 02-. Difuzia ionilor în matricea de titan este, de asemenea, blocată, evitând astfel formarea Ti02. În plus, Ti02 este un semiconductor de tip N. După dopajul cu Sb, electronul suplimentar din grilajul Sn02 a înlocuit atomul Pentavalent Sn în grilajul Sn02 cu un electron suplimentar care a intrat în banda de conducere, ceea ce a crescut foarte mult concentrația electronilor în banda de conducere. Cu toate acestea, atunci când Sb este prea mult, gradul de tulburare de zăbrele sn02 va fi crescut, și conductivitatea electrică a sn02 va fi redusă. Prin urmare, conținutul SB este legat de superioritatea și inferioritatea performanței subiacente. Acest strat de jos are, de asemenea, efectul de a reduce stresul intern al acoperirii. (3) Titan-tantal compozit oxid strat de jos: Acest strat de jos are caracteristicile de bună conductivitate, rezistenta la coroziune buna, și activitatea electrochimică scăzută. Chiar dacă stratul inferior este expus în timpul procesului de electroliză, nu apare nicio reacție electrolitică, astfel încât nu există nici o problemă ca stratul de placare să se desfacă din cauza acestui lucru.

1.3 Strat activ de suprafațăde plumbanod de dioxid de carbon 

Stratul activ de suprafață PbO2 este, în general, pregătit printr-o metodă de electrodepoziție. Are două forme de cristal, α și β, iar β-PbO2 are o bună rezistență la coroziune și conductivitate electrică și este de obicei folosit ca strat activ de suprafață al unui electrod. Cu toate acestea, α-PbO2 are o forță de legare puternică, iar distanța atomică O-O este între "stratul inferior" și β-PbO2, care poate acționa ca o fuziune tampon, reduce distorsiunea electrodepoziției și crește afinitatea dintre suprafață și stratul inferior. Prin urmare, în procesul de galvanizare, α-tip PbO2 poate fi depus în condiții alcaline puternice mai întâi, iar pbO2 de tip β poate fi depus în condiții acide pentru a îmbunătăți durata de viață a electrodului.

2. Câmpurile de aplicare a electrodului pe bază de dioxid de plumb pe bază de titan

În mediul de evoluție a oxigenului, electrozii de dioxid de plumbEsteDezvoltat. PbO2 este un compus non-stoichiometric care este deficitar de oxigen și conține plumb excesiv. Are o varietate de forme de cristal. Coroziunea (stabilitate mai mare în acidul puternic H2S04 sau HN03), suprapotențial ridicat de oxigen, conductivitate electrică bună, forță de legare puternică, capacitate puternică de oxidare atunci când este electrolit în soluție apoasă,Poartăcurent mare etc.,Itis foarte promițătoare. În prezent, acesta a fost utilizat pe scară largă în domeniile galvanizare, topire, deșeuri tratarea apei, catod anti-coroziune, etc, care nu pot fi înlocuite cu multe alte materiale electrozi (cum ar fi DSA, plumb, placare cu platină din titan).

Electrozii cu dioxid de plumb au rezistivitate scăzută, proprietăți chimice stabile, rezistență bună la coroziune, conductivitate electrică bună și pot fi utilizați pentru curenți mari. Acestea sunt utilizate pe scară largă în prepararea electrolitică a diferitelor substanțe organice și anorganice, tratarea apelor uzate și procesele de preparare a apei de înaltă puritate. Câmpul de aplicare este foarte larg.

2.1 Industria chimică anorganică

2.1.1Chlorate (în ),Electrodul PbO2 a fost folosit în industria cloratului pentru o lungă perioadă de timp. Producția de bromate și iodat folosind electrozi PbO2 este relativ matură, în special iodat. Datorită structurii suprafeței electrozilor PbO2, în plus față de reacțiile electrochimice, acesta joacă, de asemenea, un rol catalitic.

2.1.2 Electrolit H2O2

H2O2 produs de electroliză utilizează în general Pt ca un electrod. Unii oameni au studiat utilizarea MnO2, Fe3O4, grafit, etc ca materiale anod, dar acestea nu au fost de succes, și PbO2 ca un anod a realizat beneficii economice bune. Deoarece suprapotențialul de electrod PbO2 la oxigen este ușor mai mică decât cea a Pt, oamenii au efectuat cercetări privind înlocuirea electrodpt cu electrod PbO2. În timpul celui de-al doilea război mondial, Japonia nu a avut platină și H2O2 a fost o necesitate militară, astfel încât în 1944-1945, a realizat industrializarea electrozilor PbO2 fără substrat în loc de H2O2 bazat pe Pt.

2.2 Industria chimică organică

Aplicarea electrozilor PbO2 în sinteza organică nu este la fel de matură ca în aplicațiile de sinteză anorganică, și multe sunt încă explorate.

2.2.1 Cloroform. 

În prepararea cloroformului, electrodul PbO2 este utilizat în loc de electrodul Pt scump. Efectul este ideal. Cele mai potrivite condiții pentru electrosinteza cloroformului: NaCl 300g / L, EtOH 25ml / L, PH 8 ~ 10, temperatura 60 ~ 70 °C; Densitatea curentului anod este de 0,3 până la 0,5A / m2, eficiența curentului este de 80% până la 90%, tensiunea celulară este de 5V, rata de conversie este de 98% la 99%, iar puritatea este de 99,5% până la 99,9%. În prepararea bromoformului, eficiența actuală este de 92,5%, platina este de 87%, iar grafitul este de 86%. PbO2 este cel mai eficient material anod în electrosinteza iodoformă. Eficiența actuală este de 90%, iar pierderea anodelor este neglijabilă.

2.2.2 Acid izobutiric

Industrial, acidul izobutiric se face din KMnO₄izobutanol într-un mediu alcalin și oxidat și rectificat pentru a produce 1t de acid izobutiric. În plus față de izobutanolul principal al materiilor prime, mai are nevoie de aproximativ 3,2tKMnO4, 1.6tH2SO4, materialele auxiliare, ar fi 0.3tNa2CO3, au costuri ridicate și produc aproape 2tMnO2 reziduuri de deșeuri, care poluează mediul. Utilizarea electrozilor de dioxid de plumb pe bază de plumb pentru a oxida indirect izobutanolul la acidul izobutiric reduce poluarea mediului.

2.2.3 Tratarea apelor uzate

Electrozii PbO2 pe bază de titan sunt utilizați pentru tratarea poluanților organici dificil de biogradabil, a poluanților biotoxici și a apelor uzate organice de înaltă temperatură. Degradarea unei soluții de 10 mg / l metil portocaliu cu un electrod PbO2 pe bază de titan a arătat că rata de îndepărtare a metil portocaliu a fost de aproape 100% atunci când sunt tratate la o densitate actuală de 36 mA / cm timp de 12 min, și hAsactivitate electrocatalitică mai mare. . Folosind un nou electrod PbO2 pentru tratarea apelor uzate nitrobenzen, s-a constatat că electrodul PbO2 avea o rată de îndepărtare a Codmaimaredecât electrodul obișnuit de grafit. După 5 ore de electroliză, rata de îndepărtare a Cod a fost de până la 65%. Eficiența ridicată a electrolizei se datorează în principal potențialului ridicat de evoluție a oxigenului al electrodului PbO2. Sub polarizarea anodică, suprafața electrodului PbO2 este predispusă să genereze · Oh, care va reacționa cu nitrobenzen care migrează la suprafața electrodului. Caracteristicile oxidării electrocatalitice a anoziticului Ti / PbO2 a poluanților organici. Rezultatele experimentale arată că electrodul prezintă o bună activitate electrocatalitică pentru degradarea fenolului și are perspective bune de aplicare a protecției mediului. Electrodul PbO2 a arătat o bună performanță catalitică pentru degradarea anilinei. În termen de 3 ore, anilina ar putea obține o rată mai mare de eliminare. În același timp, electrodul PbO2 a arătat, de asemenea, o bună stabilitate și durată de viață. Rezultatele cercetării privind tratarea hidroxistiren aapelor uzate cu electrod PbO2 dovedi că, în general, este nevoie de doar 3 ~ 6h pentru a degrada complet în anorganice sau CO2.

MetalHaSproprietățile mecanice incomparabilecomparativ cu alte materiale, ceea ce face cea mai atractivă alegere pentru substratDeelectrod de dioxid de plumb . Cu toate acestea, nu toate metalele sunt potrivite pentru substratul electrodului de dioxid de plumb . Acesta trebuie să fie metal în formă de supapă cu proprietăți unidirecționale de transport al curentului, ar fi Ti, Ta, Nb, Zr și așa mai departe. Printre metalele de mai sus, Ta are cea mai bună rezistență la coroziune și rezistență scăzută, și este cel mai bun material pentru utilizarea ca un substrat în termeni de performanță. Cu toate acestea, deoarece Ta are o afinitate mare pentru oxigen, în general, trebuie să fie într-un mediu anoxic, și Ta metal este scump, deci nu este frecvent utilizat în producția reală. Ti este ieftin, are densitate scăzută, rezistență ridicată, și are o rată de expansiune termică aproape de cea a dioxidului de plumb. Prin urmare, Ti este în general selectat ca substrat al electrodului de dioxid de plumb. Substratul de titan adoptă, în general, o structură de plasă. Acest lucru se datorează faptului că plasa Ti este dură și strâns lipită de stratul electrodepozitat. Electrodul de dioxid de plumb bazat pe rețeaua Ti poate reduce rezistența la fluxul de electroliți și poate îmbunătăți eficiența curentului, în special la densitatea mare a curentului, împiedicând efectiv supraîncălzirea electrodului.