Příprava kompozitní mezivrstvy PbO2 anody
Proč vyvíjet kompozitní mezivrstvu titanovou anodu potaženou PbO2?
Z hlediska oddálení stupně pasivace potažené titanové anodové matrice a zlepšení nadměrného potenciálu vývoje anodového kyslíku, elektroda na bázi oxidu olovnatého (PbO2) s kompozitní mezivrstvou obsahující Ta2O5-TiO2 a SnO2- Sb2O5 byl připraven metodou tepelného rozkladu. Morfologie, fázová struktura, složení prvků a chemické vlastnosti anody s oxidem olovnatým kompozitní mezivrstvy a anody s oxidem olovnatým mezivrstvy sno2-sb2o5 byly analyzovány pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu, rentgenové difrakce a energetického spektra . Výsledky ukazují, že životnost kompozitní mezivrstvové anody je výrazně delší než životnost mezivrstvové anody sno2-sb2o5 a má vyšší nadměrný potenciál uvolňování kyslíku a odolnost proti korozi. Titanová elektroda na bázi oxidu olovnatého (PbO2) s kompozitní mezivrstvou Ta2O5-TiO2 a SnO2-Sb2O5 je velmi slibná anoda pro vývoj kyslíku v kyselém prostředí.
Titanová anoda potažená PbO2 má dobrou elektrokatalytickou aktivitu a vysoký nadměrný potenciál vývoje kyslíku. V současné době je uznávána jako cenově nejefektivnější speciální anoda pro vývoj kyslíku v prostředí s pH menším nebo rovným 8. Má široké vyhlídky na uplatnění v hydrometalurgii, organickém čištění odpadních vod, průmyslovém galvanickém pokovování a dalších průmyslových odvětvích.
Ačkoli má povlaková anoda PbO2 na bázi Ti dobrou stabilitu v prostředí s pH menším nebo rovným 8, stále existují problémy, jako je odpadávání povlaku a pasivace anody. Vzhledem k výše uvedeným důvodům a mechanismu deaktivace titanové anody potažené PbO2 se počítá s přidáním přechodové vrstvy Ta2O5-TiO2 mezi titanový substrát a povlak PbO2, která může zabránit pronikání kyslíku do titanového substrátu , což naznačuje, že TiO2 se nemůže tvořit a má dobrou vodivost, což zlepšuje životnost anody. Výzkum ukazuje, že kromě platiny, platiny titanu a dalších drahých kovů má mezivrstva odolná vůči kyslíku také Ta2O5-TiO2 a SnO2-Sb2O5. Tento oxid má vysoký poměr ceny a výkonu a aktivita je ekvivalentní aktivitě kovů ze skupiny platiny. Proto z hlediska oddálení pasivace titanové matrice a zlepšení nadměrného potenciálu a životnosti vývoje anodového kyslíku je novým nápadem připravit kompozitní mezivrstvu PbO2 elektrodu z Ta2O5-TiO2 a SnO2- Sb2O5 metodou tepelného rozkladu.
Příprava elektrody oxidu olovnatého ve střední vrstvě kompozitní vrstvy
Smíchejte roztok soli tantalu a tetrabutyltitanátu v určitém poměru, zřeďte jej n-butanolem na určitou koncentraci a důkladně protřepejte déle než 1 hodinu. Předupravenou titanovou síťku rovnoměrně potřete štětcem, vysušte ji v sušicí troubě při 100 stupních po dobu 10 minut a poté ji vložte do 500-600stupňové muflové pece pro oxidaci při vysoké teplotě na 10 minut. Opakujte to 5krát (poslední oxidace po dobu 30 minut), aby povlak zcela zoxidoval. Poté smíchejte solný roztok cínu a solný roztok antimonu v určitém poměru, zřeďte jej n-butanolem a isopropanolem na určitou koncentraci, dobře protřepejte a umístěte na více než 1 hodinu. Předupravenou titanovou síťku rovnoměrně potřete štětcem, vysušte ji v sušicí troubě při 100 stupních po dobu 10-15min a poté ji vložte do 500-600stupňové muflové pece k oxidaci při vysoké teplotě po dobu 10-15 min. Tento postup opakujte 3krát (poslední oxidace 30 minut), aby povlak zcela zoxidoval. To znamená, že se připraví kompozitní mezivrstva.
Připravte určitou koncentraci roztoku dusičnanu olovnatého s deionizovanou vodou, zahřejte roztok dusičnanu olovnatého na asi 60 stupňů, přidejte určité množství roztoku hydroxidu sodného, plně promíchejte a galvanicky pokovujte určitým proudem, abyste připravili -PbO2.
Připravte určitou koncentraci roztoku dusičnanu olovnatého s deionizovanou vodou, přidejte určité množství přísad a kyseliny dusičné, upravte pH roztoku, zahřejte jej na určitou teplotu, plně promíchejte a proveďte galvanické pokovování určitým proudem, abyste připravili - PbO2.
Vylepšené testování životnosti a závěry
Pomocí sk-520 napěťově stabilizovaného napájecího zdroje s nastavitelným napětím je připravená elektroda použita jako anoda, deska z čistého titanu je použita jako katoda a rozteč elektrod je udržována na 20 mm. testováno za podmínek.
Obrázek 1, křivka vztahu mezi napětím článku a dobou elektrolýzy, když se liší
mezivrstvy jsou elektrolyzovány ve stejném médiu
Z obrázku 1 je vidět, že za stejných podmínek elektrolýzy začalo napětí článku dvou elektrod klesat, ale po elektrolýze po určitou dobu bylo napětí článku ve stabilizovaném stavu a nakonec napětí článku prudce vzrostlo. dokud se elektroda nestala aktivní. Obrázek 1 jasně ukazuje, že životnost elektrody na bázi oxidu olovnatého na bázi titanu kompozitní mezivrstvy Ta2O5-TiO2 a SnO2-Sb2O5 je dvakrát delší než životnost mezivrstvy SnO2-Sb2O5 elektroda. Ukazuje, že zavedení kompozitní mezivrstvy výrazně zlepšilo životnost elektrody. Důvodem je: v procesu elektrolýzy se v důsledku pronikání kyselého elektrolytu do matrice a část kyslíku generovaného v procesu elektrolýzy adsorbuje na povrchu elektrody a nepřetržitě difunduje nebo migruje do titanové matrice, adsorbuje se na povrch titanového substrátu přes trhliny aktivního povlaku, který reaguje s titanovou matricí za vzniku nevodivého TiO2, čímž se zhoršuje vodivost elektrody, což vede k pasivaci anodového povlaku a selhání anody. S přídavkem Ta2O5-TiO2 a SnO2-Sb2O5 je však kompozitní mezivrstva poměrně hustá a má dobrou difuzivitu. Je rovnoměrně pokryta na povrchu titanového substrátu, což ztěžuje pronikání elektrolytu do povrchu titanového substrátu. Difúze reaktivních forem kyslíku vysrážených během elektrolýzy na titanový substrát je blokována, čímž se zlepšuje korozní odolnost povlaku vůči roztoku a zabraňuje se tvorbě filmu oxidu TiO2. Tím se prodlouží životnost anody.
