Введение диоксида свинца

- Feb 19, 2020-

1. Введение анода диоксида свинца

С непрерывным развитием промышленности и науки и техники традиционные анодные материалы все чаще демонстрируют свои ограничения. Например, стоимость платины слишком высока; коррозионная устойчивость графита в хлор-щелочной промышленности и система эволюции кислорода не является идеальной, и прочностьНизкой:анод свинцового сплава имеют слабую коррозионную устойчивость, низкую электрокаталитическую производительность и большое энергопотребление. Из требований так называемых "зеленых материалов", таких как энергосбережение, снижение потребления и без загрязнения окружающей среды, люди надеются найти новые аноды с долгой жизнью, высокой электрохимической производительности, и не вторичного загрязнения. В условиях эволюции кислорода люди разработали электрод диоксида свинца (PbO2): нестойиометрическое соединение, недостаточное содержание кислорода и содержит чрезмерное содержание свинца. Он имеет несколько кристаллических форм,с помощью анодной электродепозиции для производстваЗ-ПБО2, который имеетОкисление, коррозионная устойчивость (высокая устойчивость в сильной кислоте H2S04или HN03), высокий перевес кислорода, хорошая электрическая проводимость, сильная связывающая сила, сильная способность окисления при электролизации в вавочном растворе, можетМедведьбольшого тока и т.д. В настоящее время он широко используется в области электроплиты, выплавки, очистки сточных вод и т.д., и не может быть заменен многими другими электродными материалами (такими как DSA, свинец, титанпокрытие с платины).

lead dioxide anode plate (1)_副本

1.1 Анод диоксида свинцаХарактерные

Широко используется в электролитной подготовке различных органических веществ и в процессе очистки сточных вод и высокой чистоты воды,диапазон приложений широк.Pb02 обладает преимуществами отличной электрической проводимости, хорошей зарядки и обратимости разряда, а также низкой ценой. Он широко используется в качестве положительного электрода для свинцово-кислотных батарей. В настоящее время уровень использования диоксида свинца, положительного активного материала свинцо-кислотных батарей, не высок и, как правило, не превышает 50%. Потенциал эволюции кислорода высок, как правило, 1.75V (относительно кальомеля электрода), и имеет сильную уменьшая силуиздеградациидля organicМатериал(COD).

1.2 Нижний слой анода диоксида свинца

Материалы, используемые в настоящее время в качестве нижнего слоя: металлы платиновой группы и их оксиды, оксид огностия сумы, иридий тантал композитных оксидов нижних слоев и т.д., их свойства таковы: (1) металлы платиновой группы и их оксиды: нижний слойHкак хорошая электрическая проводимость, которая может значительно улучшить склеивание производительности покрытия и субстрата. (2) Оксид сурьмы отины: слой оксида сурьмы отины, полученный методом термического разложения, плотный и однородный. При этом подслойник, трудно для электролита, чтобы проникнуть в поверхность титана, атомы кислорода или 02-. Диффузия ионов в титановую матрицу также блокируется, тем самым избегая образования Ti02. Кроме того, Ti02 является широкой полосой N-типа полупроводника. После допинга с Sb, дополнительный электрон в решетке Sn02 заменил атом pentavalent Sn в решетке Sn02 с дополнительным электроном, входящим в полосу дирижировать, что значительно увеличило концентрацию электрона в дирижерской полосе. Однако, когда Sb слишком много, степень расстройства sn02 решетки будет увеличена, и электрическая проводимость sn02 будет уменьшена. Таким образом, содержание Sb связано с превосходством и неполноценностью основной производительности. Этот нижний слой также имеет эффект снижения внутреннего стресса покрытия. (3) Титан-танталум композитный оксид нижнего слоя: Этот нижний слой имеет характеристики хорошей проводимости, хорошей коррозионной устойчивости, и низкой электрохимической активности. Даже если нижний слой подвергается воздействию в процессе электролиза, не происходит электролитической реакции, поэтому нет никаких проблем, что слой покрытия отслаивается из-за этого.

1.3 Поверхностный активный слойсвинцадиоксида анод 

Активный слой поверхности PbO2, как правило, подготовлен методом электродепозиции. Он имеет две кристаллические формы, и q-PbO2 имеет хорошую коррозионную устойчивость и электрическую проводимость, и обычно используется в качестве поверхностного активного слоя электрода. Тем не менее, з-PbO2 имеет сильную связывающую силу, и его o-O атомное расстояние находится между "нижним слоем" и q-PbO2, который может выступать в качестве буферного синтеза, уменьшить искажение электродепозиции и увеличить сродство между поверхностью и нижним слоем. Таким образом, в процессе электроплиты, Q-типа PbO2 может быть отложенв в сильных щелочных условиях во-первых, и типа PbO2 может быть отложен в кислых условиях для улучшения срока службы электрода.

lead dioxide anode plate (2)_副本

2. Применение полей свиного диоксида титана на основе электрода

В условиях эволюции кислорода электроды диоксида свинцаявляетсяРазработаны. PbO2 является нестойиометрическим соединением, которое не хватает кислорода и содержит чрезмерное свинец. Он имеет различные кристаллические формы. Коррозия (более высокая стабильность в сильной кислоте H2S04 или HN03), высокий кислородный сверхпотенциал, хорошая электрическая проводимость, сильная связывающая сила, сильная способность окисления при электролизации в вавном растворе, можетМедведьбольшого тока и т.д.,Так и есть очень перспективным. В настоящее время он широко используется в области электроплиты, плавки, отходов очистка воды, катод анти-коррозии и т.д., которые не могут быть заменены многими другими электродными материалами (такими как DSA, свинец, титановое платиновое покрытие).

Электроды диоксида свинца обладают низкой резистивностью, стабильными химическими свойствами, хорошей коррозионной устойчивостью, хорошей электрической проводимостью и могут использоваться для больших токов. Они широко используются в электролитной подготовке различных органических и неорганических веществ, очистке сточных вод и высокой чистоте процессов подготовки воды. Поле применения очень широкое.

2.1 Неорганическая химическая промышленность

2.1.1Cхлорат,Электрод PbO2 уже давно используется в хлоратной промышленности. Производство бромата и йодата с использованием электродов PbO2 является относительно зрелым, особенно йодатом. Благодаря поверхностной структуре электродов PbO2, помимо электрохимических реакций, он также играет каталитическую роль.

2.1.2 Электролизh H2O2

H2O2, производимый электролизом, обычно использует Pt в качестве электрода. Некоторые люди изучали использование MnO2, Fe3O4, графита и т.д. в качестве анодных материалов, но они не были успешными, и PbO2 как анод добился хороших экономических выгод. Поскольку сверхпотенциал электрода PbO2 к кислороду немного ниже, чем у Pt, люди провели исследования по замене электрода Pt с электродом PbO2. Во время Второй мировой войны, Япония не хватало платины и H2O2 была военная необходимость, так что в 1944-1945, он понял индустриализации субстрата свободных электродов PbO2 вместо Pt основе H2O2.

lead dioxide anode plate (3)_副本

2.2 Органическая химическая промышленность

Применение электродов PbO2 в органическом синтезе не так зрело, как в неорганическом синтезе, и многие из них все еще изучаются.

2.2.1 Хлороформ. 

При приготовлении хлороформа вместо дорогого электрода Pt используется электрод PbO2. Эффект идеален. Наиболее подходящие условия для электросинтеза хлороформа: NaCl 300г / L, EtOH 25мл / Л, PH 8 и 10, температура 60 и 70 градусов по Цельсию; Плотность анода составляет от 0,3 до 0,5А/м2, текущая эффективность составляет от 80% до 90%, напряжение клеток 5В, коэффициент конверсии составляет от 98% до 99%, а чистота составляет от 99,5% до 99,9%. При приготовлении бромоформа текущая эффективность составляет 92,5%, платины - 87%, графита - 86%. PbO2 является наиболее эффективным анодным материалом в йодоформном электросинтезе. Текущая эффективность составляет 90%, а потери анода незначительны.

2.2.2 Изобутийная кислота

Промышленно изобутиевая кислота производится из КМНО4изобутанала в щелочной среде и окисляется и исправлена для получения 1т изобутильной кислоты. В дополнение к основному сырью изобутанол, он по-прежнему нуждается в около 3.2tKMnO4, 1.6tH2SO4, Вспомогательные материалы, такие как 0.3tNa2CO3 имеют высокую стоимость и производят почти 2tMnO2 остатков отходов, который загрязняет окружающую среду. Использование свинцовых диоксида свинца электродов косвенно окислить изобутанол к изобутири кислоты снижает загрязнение окружающей среды.

2.2.3 Очистка от сточных вод

Электроды PbO2 на основе титана используются для обработки трудноподдающихся в биоразлагаемых органических загрязнителей, биотоксичных загрязнителей и высокотемпературных органических сточных вод. Деградация 10 мг / L метилового оранжевого раствора с титановой основе PbO2 электрод показал, что скорость удаления метилового апельсина была почти 100% при обработке при текущей плотности 36 мА / см в течение 12 мин, и чКакболее высокой электрокаталитической активности. . С помощью нового электрода PbO2 для обработки сточных вод нитробензена было установлено, что электрод PbO2 имеет более высокую скорость удаления ХБР, чем обычный графитовый электрод. После 5 часов электролиза, скорость удаления ХОБ была до 65%. Высокая эффективность электролиза в основном обусловлена высоким потенциалом эволюции кислорода электрода PbO2. В соответствии с анодной поляризации, поверхность электрода PbO2 склонна к генерации OH, который будет реагировать с нитробензен, который мигрирует на поверхность электрода. Характеристики Ti / PbO2 анод электрокаталитического окисления органических загрязнителей. Экспериментальные результаты показывают, что электрод показывает хорошую электрокаталитическую активность для деградации фенола, и имеет хорошие перспективы применения защиты окружающей среды. Электрод PbO2 показал хорошую каталитическую производительность для деградации анилина. В течение 3 часов, анилин может получить более высокую скорость удаления. В то же время, электрод PbO2 также показал хорошую стабильность и срок службы. Результаты исследований по обработке гидроксистиренных сточных вод с электродом PbO2 доказывают, что обычно требуется всего 3 и 6 ч, чтобы полностью деградировать его в неорганические или CO2.

МеталлаХаsнесравненные механические свойствапо сравнению с другие материалы, что делает его наиболее привлекательным выбором для субстратаизэлектрод диоксида свинца . Однако не все металлы подходят для субстрата электрода диоксида свинца. Это должно быть клапанообразный металл с однонаправленными ток-несущими свойствами, такими как Ti, Ta, Nb, zr и так далее. Среди вышеперечисленных металлов, Ta имеет лучшую коррозионную устойчивость и низкую сопротивляемость, и является лучшим материалом для использования в качестве субстрата с точки зрения производительности. Однако, поскольку Та имеет высокое сродство к кислороду, он обычно должен быть в аноксической среде, и Ta металл является дорогостоящим, поэтому он обычно не используется в фактическом производстве. Ti дешево, имеет низкую плотность, высокую прочность, и имеет скорость теплового расширения близко к диоксиду свинца. Таким образом, Ti обычно выбирается в качестве субстрата электрода диоксида свинца. Титановый субстрат обычно принимает сетошную структуру. Это потому, что ti сетки является жестким и прочно связаны с электродепозитным слоем. Электрод диоксида свинца на основе сетки Ti может снизить устойчивость к потоку электролитов и повысить эффективность тока, особенно при высокой плотности тока Эффективно предотвратить перегрев электрода.