Voorbereiding van composiet tussenlaag PbO2 anode

Waarom de composiet tussenlaag PbO2 gecoate titanium anode ontwikkelen?

Vanuit het perspectief van het vertragen van de passiveringsgraad van de gecoate titaniumanodematrix en het verbeteren van het overpotentieel van de zuurstofontwikkeling van de anode, een op titanium gebaseerde looddioxide (PbO2)-elektrode met een samengestelde tussenlaag die Ta2O5-TiO2 en SnO2- bevat Sb2O5 werd bereid door middel van thermische ontleding. De morfologie, fasestructuur, elementsamenstelling en chemische eigenschappen van de looddioxide-anode van de samengestelde tussenlaag en de looddioxide-anode van de sno2-sb2o5-tussenlaag werden geanalyseerd met behulp van een scanning-elektronenmicroscoop, röntgendiffractie en energiespectrum . De resultaten laten zien dat de levensduur van de samengestelde tussenlaaganode aanzienlijk langer is dan die van de sno{11}}sb2o5-tussenlaaganode, en dat deze een hogere zuurstofontwikkelingsoverpotentiaal en corrosieweerstand heeft. De op titanium gebaseerde looddioxide(PbO2)-elektrode met de samengestelde tussenlaag van Ta2O5-TiO2 en SnO2-Sb2O5 is een veelbelovende anode voor zuurstofontwikkeling in zure omgevingen.

PbO2-gecoate titaniumanode heeft een goede elektrokatalytische activiteit en een hoog zuurstofontwikkelingsoverpotentieel. Het wordt momenteel erkend als de meest kosteneffectieve speciale anode voor zuurstofontwikkeling in een omgeving met een pH van minder dan of gelijk aan 8. Het heeft brede toepassingsmogelijkheden in hydrometallurgie, organische rioolwaterzuivering, industriële galvanisatie en andere industrieën.

Hoewel op Ti gebaseerde PbO2-coatinganode een goede stabiliteit heeft in een omgeving met een pH van minder dan of gelijk aan 8, zijn er nog steeds problemen zoals het vallen van de coating en het passiveren van de anode. Gezien de bovenstaande redenen en het deactiveringsmechanisme van de met PbO2 gecoate titaniumanode, wordt overwogen om een ​​overgangslaag Ta2O5-TiO2 toe te voegen tussen het titaniumsubstraat en de coating PbO2, die kan voorkomen dat zuurstof in het titaniumsubstraat doordringt , wat aangeeft dat TiO2 niet kan worden gevormd en een goede geleidbaarheid heeft, wat de levensduur van de anode verbetert. Het onderzoek toont aan dat naast platina, platina, titanium en andere edelmetalen, de zuurstofbestendige tussenlaag ook Ta2O5-TiO2 en SnO2-Sb2O5 bevat. Dit oxide heeft een hoge kosten-prestatieverhouding en de activiteit is gelijk aan die van metalen uit de platinagroep. Daarom is het, vanuit het perspectief van het vertragen van de passivering van de titaniummatrix en het verbeteren van het overpotentieel en de levensduur van de zuurstofontwikkeling van de anode, een nieuw idee om de samengestelde PbO2-tussenlaagelektrode van Ta2O5-TiO2 en SnO2- te maken Sb2O5 door thermische ontledingsmethode.

Voorbereiding van de looddioxide-elektrode in de middelste laag van de composietlaag

Meng de tantaalzoutoplossing en tetrabutyltitanaat in een bepaalde verhouding, verdun het met n-butanol tot een bepaalde concentratie en schud het goed gedurende meer dan 1 uur. Smeer het voorbehandelde titaniumgaas gelijkmatig in met een borstel, droog het gedurende 10 minuten in een droogoven van 100 graden en plaats het vervolgens gedurende 10 minuten in een moffeloven van 500-600 graden voor oxidatie op hoge temperatuur. Herhaal dit 5 keer (de laatste oxidatie gedurende 30 min) om de coating volledig te oxideren. Meng vervolgens de zoutoplossing van tin en de zoutoplossing van antimoon in een bepaalde verhouding, verdun het met n-butanol en isopropanol tot een bepaalde concentratie, schud het goed en plaats het gedurende meer dan 1 uur. Smeer het voorbehandelde titaniumgaas gelijkmatig in met een borstel, droog het 10-15min in een droogoven van 100 graden en plaats het vervolgens in een moffeloven van 500-600 graden voor oxidatie bij hoge temperatuur gedurende 10-15 min. Herhaal dit 3 keer (de laatste oxidatie gedurende 30 min) om de coating volledig te oxideren. Dat wil zeggen, de samengestelde tussenlaag wordt voorbereid.

Bereid een bepaalde concentratie loodnitraatoplossing met gedeïoniseerd water, verwarm de loodnitraatoplossing tot ongeveer 60 graden, voeg een bepaalde hoeveelheid natriumhydroxideoplossing toe, roer volledig en galvaniseer met een bepaalde stroom om -PbO2 te bereiden.

Bereid een bepaalde concentratie loodnitraatoplossing met gedeïoniseerd water, voeg een bepaalde hoeveelheid additieven en salpeterzuur toe, pas de pH van de oplossing aan, verwarm het tot een bepaalde temperatuur, roer het volledig en voer galvanisatie uit met een bepaalde stroom om voor te bereiden - PbO2.

Verbeterde levensduurtesten en conclusies

Met behulp van een sk-520 instelbare spanningsgestabiliseerde voeding wordt de geprepareerde elektrode gebruikt als de anode, de pure titanium plaat wordt gebruikt als de kathode en de afstand tussen de elektroden wordt op 20 mm gehouden. onder omstandigheden getest.

Figuur 1, relatiecurve tussen celspanning en elektrolysetijd indien verschillend

tussenlagen worden geëlektrolyseerd in hetzelfde medium

Uit figuur 1 blijkt dat onder dezelfde elektrolyseomstandigheden de celspanning van de twee elektroden begon af te nemen, maar na een tijdje elektrolyse was de celspanning in een gestabiliseerde toestand en ten slotte steeg de celspanning scherp totdat de elektrode inactief werd. Afbeelding 1 laat duidelijk zien dat de levensduur van de op titanium gebaseerde looddioxide-elektrode van de samengestelde tussenlaag van Ta2O5-TiO2 en SnO2-Sb2O5 twee keer zo lang is als die van de SnO2-Sb2O5-tussenlaag elektrode. Het laat zien dat de introductie van een composiet tussenlaag de levensduur van de elektrode aanzienlijk heeft verbeterd. De reden is: in het elektrolyseproces, als gevolg van de penetratie van zure elektrolyt in de matrix, en een deel van de zuurstof die wordt gegenereerd in het elektrolyseproces wordt geadsorbeerd op het elektrodeoppervlak en continu verspreid of gemigreerd naar de titaniummatrix, het wordt geadsorbeerd op het oppervlak van titaniumsubstraat door de scheuren van de actieve coating, die reageert met de titaniummatrix om niet-geleidend TiO2 te genereren, waardoor de geleidbaarheid van de elektrode verslechtert, wat leidt tot de passivering van de anodecoating en het falen van de anode. Met de toevoeging van Ta2O5-TiO2 en SnO2-Sb2O5 is de samengestelde tussenlaag echter relatief dicht en heeft een goede diffusie. Het is gelijkmatig bedekt op het oppervlak van het titaniumsubstraat, waardoor het moeilijk wordt voor elektrolyt om in het oppervlak van het titaniumsubstraat te dringen. De diffusie van reactieve zuurstofspecies die tijdens elektrolyse zijn neergeslagen naar het titaniumsubstraat wordt geblokkeerd, waardoor de corrosieweerstand van de coating tot oplossing wordt verbeterd en de vorming van TiO2-oxidefilm wordt voorkomen. Zo wordt de levensduur van de anode verlengd.