Titaniumanodegeleidbaarheid en katalytisch mechanisme Inleiding

1. Geleidingsmechanisme van metaaloxide-elektrode

Elektrische geleidbaarheid is de meest basale prestatie die een elektrode zou moeten hebben. Volgens de atomaire structuur beschreven door Goodenough, de Ti⁴⁺en O^2-laag elektronenorbitalen worden gehybridiseerd om δ-bindingen en π-bindingen te vormen. De valentie-elektronen zijn voldoende om de lage energiebanden van δ en π te vullen, terwijl de hoge energieband leeg blijft. Volgens de theorie van de materiële structuur is het niet eenvoudig om elektriciteit te geleiden met een dergelijke moleculaire structuur. Om Ti02 geleidend te maken. Het is noodzakelijk om elementen met een of meer valentie-elektronen in Ti02 in te bedden, deze elektronen kunnen de geleidingsband bezetten of de drager van de lotus worden.

Ru0₂is een overgangsmetaaloxide met een rutielstructuur. De buitenste elektronenconfiguratie van Ru is 4d⁷5s¹. Nadat vier elektronen aan twee zuurstofatomen zijn gegeven, voltooien de zuurstofatomen de 8-elektronenlaag, en zijn er 4 resterende vrije elektronen die deelnemen aan de gemeenschappelijkheid. Doping Ru in TiO₂, de vaste oplossing van de coating kan worden uitgedrukt als: Ru_δIk_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

In de formule stelt δ het aantal Ti-atomen voor dat door Ru is vervangen, en n is het aantal Ti-atomen in Ti.₂. Naast de volledige band in de Ru0₂-Ti0₂vaste oplossing, er is een elektronenbevattende energieband (e_4δ). Vergeleken met de elektronen in de volledige band zijn de elektronen in deze energieband minder gebonden en kunnen ze met slechts {{0}}.2ev energie naar de geleidingsband worden geëxciteerd, zodat de verboden bandbreedte van Ti0₂is gelijk aan die van de isolator. 3.05ev versmald tot 0.2ev, waarmee de energiebandstructuur van een halfgeleider wordt bereikt. Bovendien is Ru0₂is een zuurstofarm metaaloxide, dat het aantal vrije elektronen verhoogt. Bovendien wordt in de verschillende processen van het oxidecoatingsysteem een ​​deel van de zuurstofatomen vervangen door chlooratomen, wat het aantal ongedeelde elektronen verhoogt. Daarom is TiO₂is ingebed met Ru0₂of Ru0₂is ingebed met TiO₂, en dit mengsel zorgt ervoor dat de elektrode geleidend wordt.

Dopering van 1 mol% Ta en Nb in TiO₂(beide zijn slechts één elektron meer dan Ti), waarvan de geleidbaarheid respectievelijk 4160 keer en 5500 keer is toegenomen. In de Ru0₂-Ti0₂n-type halfgeleider, de donor ruthenium heeft 4 vrije elektronen, wat meer is dan het aantal vrije elektronen dat Ta en Nb kunnen leveren, dus de geleidbaarheid van deze vaste oplossing is erg goed.

2. Katalytisch mechanisme van metaaloxide-elektrode

Ru0₂, Ik0₂, PbO, etc. bereid door thermische ontleding zijn niet-stoichiometrische defectstructuurverbindingen. De thermische ontleding van RuCl nemen₃bij 300 graden -500 graden bijvoorbeeld, RuO_xCl_yH_zwordt verkregen. Omdat zuurstofdefecten in het kristalrooster worden gegenereerd, Ru³⁺aanwezig moet zijn. Wanneer een positieve spanning op de elektrode wordt toegepast, moet eerst Ru³⁺is opgewonden om elektronen over te dragen naar de titaniummatrix, waardoor Ru wordt gegenereerd⁴⁺met een sterker positief ladingscentrum. De uitdrukking kan worden geschreven als:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

Ru⁴⁺+ Cl^- → Ru₄+Cl_advertenties+ e^- (1.15)

Op dit moment, Ru⁴⁺is het actieve centrum op het oppervlak van de halfgeleiderkatalysator en is een positief geladen gat dat elektronen kan accepteren. Onder elektrostatische werking, Ru⁴⁺zal Cl aantrekken^-op het oxide/oplossing grensvlak, waardoor Cl ontstaat^-om daarop te ontladen, en de elektronen worden via Ru naar de titaniummatrix getransporteerd⁴⁺, de reactieformule is:

Ru⁴⁺+ Cl^-→ Ru⁴⁺Cl_advertenties+ e^- (1.16)

Op dit moment, Ru⁴⁺Cl_advertentiescombineert met Cl^-op de interface om Cl te produceren₂, en Ru⁴⁺krijgt elektronen en verandert in Ru³⁺De reactieformule is:

Ru⁴⁺Cl_advertenties+ Cl^- → Ru³⁺+C1₂ (1.17)

Vanwege Ru⁴⁺, Ru³⁺worden geconverteerd van 4d⁴naar 4d⁵, en de vorming van C1₂vermindert ook de energie van het systeem, de reactie verloopt gemakkelijk, dus formule (1.14) is de snelheidscontrolestap.

Volgens het katalytische mechanisme van Ru02 geloven de onderzoekers dat de PdO die ontstaat door thermische ontleding van PdCl₂is een niet-stoichiometrische zuurstofarme verbinding, en er is Pd⁺in het kristalrooster, en het chloor-evolutiemechanisme daarop is vergelijkbaar met dat van Ru³⁺, waarmee het edelmetaaloxide op basis van titanium wordt samengevat. Het katalytische mechanisme van de elektrode is:

Mijn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺+ Cl^- → M(n+1)+Clads + e^- (1.19)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺Cl_advertenties+ Cl^- → Mijn⁺+ Cl₂ (1.20)

Populaire tags: titanium anode geleidbaarheid en katalytisch mechanisme introductie, China, fabrikanten, leveranciers, fabriek, op maat, groothandel, lage prijs, op voorraad