1. memimpin dioksida katod pengenalan

Dengan perkembangan industri dan Sains dan teknologi yang berterusan, barangan tradisional katod semakin menunjukkan keterbatasan mereka. Sebagai contoh, kos Platinum terlalu tinggi; rintangan kakisan daripada grafit dalam industri chlor-alkali dan sistem evolusi oksigen tidak ideal, dan kekuatan adalahRendah:Lead aloi anod mempunyai rintangan kakisan yang lemah, prestasi elektropemangkin yang rendah, dan penggunaan kuasa yang besar. Dari keperluan apa yang dipanggil "bahan hijau" seperti penjimatan tenaga, pengurangan penggunaan, dan bebas pencemaran, orang berharap untuk mencari anod baru dengan kehidupan yang panjang, prestasi elektrokimia yang tinggi, dan tiada pencemaran sekunder. Di bawah persekitaran evolusi oksigen, orang telah membangunkan elektrod utama dioksida (PbO₂): a sebatian bukan stoichiometrik yang kekurangan dalam oksigen dan mengandungi plumbum berlebihan. Ia mempunyai pelbagai bentuk Kristal,menggunakan katod elektropemendapan untuk menghasilkanβ-PbO₂, yang mempunyaiPengoksidaan, kakisan rintangan (kestabilan tinggi dalam asid kuat H₂S0₄atau HN0₃), oksigen yang tinggi potensi berlebihan, kekonduksian elektrik yang baik, daya mengikat yang kuat, keupayaan pengoksidaan yang kuat apabila elektrolimfa dalam penyelesaian akueus, bolehBearsemasa besar, dsb. Pada masa ini, ia telah digunakan secara meluas dalam bidang elektropenyaduran, Smelting, rawatan air sisa, dan lain-lain, dan tidak boleh diganti oleh banyak bahan elektrod lain (seperti DSA, plumbum, Titaniumsalutan dengan Platinum).

1.1 mendahului dioksidaCiri

Ia digunakan secara meluas dalam penyediaan elektrolytic pelbagai bahan organik dan dalam proses rawatan kumbahan dan penyediaan air ketulenan tinggi,Julat permohonan adalah luas.Pb02 mempunyai kelebihan kekonduksian elektrik yang sangat baik, caj yang baik dan pelepasan kembali, dan harga yang rendah. Ia digunakan secara meluas sebagai elektrod positif untuk bateri asid plumbum. Pada masa ini, kadar penggunaan plumbum dioksida, bahan aktif yang positif bateri asid plumbum, tidak tinggi, dan secara amnya tidak melebihi 50%. Potensi evolusi oksigen adalah tinggi, secara amnya 1.75 V (relatif kepada elektrod calomel), dan mempunyai daya pengurangan yang kuatdaripadakemerosotan tersebutuntuk organicBahan(COD).

1.2 lapisan bawah utama dioksida katod

Bahan pada masa ini digunakan sebagai lapisan bawah adalah: Platinum Group logam dan oksida mereka, Antimony oksida timah, lapisan bawah tantalum komposit oksida, dan lain-lain, hartanah mereka adalah seperti berikut: (1) logam Kumpulan Platinum dan oksida mereka: lapisan bawahHsebagai kekonduksian elektrik yang baik, yang boleh meningkatkan prestasi ikatan lapisan dan substrat. (2) tin Antimony oksida: The tin Antimony oksida lapisan yang diperolehi oleh kaedah penguraian haba adalah padat dan seragam. Dengan lapisan bawah ini, ia adalah sukar bagi elektrolit untuk menembusi permukaan Titanium, atom oksigen atau 02-. The penyebaran ion ke dalam Matrix Titanium juga disekat, dengan itu mengelakkan pembentukan Ti02. Di samping itu, Ti02 adalah satu semikonduktor '-Type ' yang luas. Selepas dadah dengan SB, elektron tambahan dalam Sn02 kekisi menggantikan atom SN pentavalent di dalam Sn02 kekisi dengan elektron tambahan yang memasuki Kumpulan pengaliran, yang banyak meningkatkan kepekatan elektron dalam Kumpulan pengaliran. Walau bagaimanapun, apabila SB terlalu banyak, tahap gangguan sn02 kekisi akan meningkat, dan kekonduksian elektrik sn02 akan dikurangkan. Oleh itu, kandungan SB yang berkaitan dengan keunggulan dan inferiority prestasi asas. Lapisan bawah ini juga mempunyai kesan mengurangkan tekanan dalaman lapisan. (3) Titanium-tantalum komposit bawah lapisan oksida: lapisan bawah ini mempunyai ciri kekonduksian yang baik, rintangan kakisan yang baik, dan aktiviti elektrokimia yang rendah. Walaupun lapisan bawah terdedah semasa proses elektrolisis, tiada tindak balas elektrolimfa berlaku, jadi tidak ada masalah bahawa lapisan penyaduran memuncak disebabkan ini.

1.3 permukaan aktif lapisandaripada plumbumdioksida 

Lapisan aktif permukaan PbO2 secara umumnya disediakan oleh kaedah elektropemendapan. Ia mempunyai dua bentuk Kristal, α dan β, dan β-PbO2 mempunyai rintangan kakisan yang baik dan kekonduksian elektrik, dan biasanya digunakan sebagai lapisan aktif permukaan elektrod. Walau bagaimanapun, α-PbO2 mempunyai kuasa mengikat yang kuat, dan jarak yang O-O atom adalah antara "lapisan bawah" dan β-PbO2, yang boleh bertindak sebagai gabungan penampan, mengurangkan herotan elektropemendapan dan meningkatkan perkaitan antara permukaan dan lapisan bawah. Oleh itu, dalam proses elektropenyaduran, α-Type PbO2 boleh didepositkan di bawah keadaan alkali yang kuat terlebih dahulu, dan β-jenis PbO2 boleh didepositkan di bawah keadaan berasid untuk meningkatkan hayat Perkhidmatan elektrod.

2. bidang permohonan elektrod berasaskan dioksida

Di bawah persekitaran evolusi oksigen, membawa elektrod dioksidaadalahDibangunkan. PbO2 adalah sebatian bukan stoichiometrik yang kekurangan dalam oksigen dan mengandungi plumbum yang berlebihan. Ia mempunyai pelbagai bentuk Kristal. Kakisan (kestabilan yang lebih tinggi dalam H2S04 asid yang kukuh atau HN03), kemungkinan overoksigen yang tinggi, kekonduksian elektrik yang baik, daya mengikat yang kuat, keupayaan pengoksidaan yang kuat apabila elektrolimfa dalam penyelesaian akueus, bolehBearsemasa besar, dsb.,Ia adalah sangat menjanjikan. Pada masa ini, ia telah digunakan secara meluas dalam bidang elektropenyaduran, Smelting, sisa rawatan air, katod anti-kakisan, dsb., yang tidak boleh diganti oleh banyak bahan elektrod lain (seperti DSA, plumbum, penyaduran Platinum Titanium).

Membawa elektrod dioksida yang rendah kerintangan, hartanah kimia yang stabil, rintangan kakisan yang baik, kekonduksian elektrik yang baik, dan boleh digunakan untuk arus besar. Ia digunakan secara meluas dalam penyediaan elektrolytic pelbagai bahan organik dan bukan organik, rawatan kumbahan dan proses penyediaan air yang berkesucian tinggi. Medan aplikasi sangat luas.

2.1 industri kimia organik

2.1.1Chlorate,PbO2 elektrod telah digunakan dalam industri chlorate untuk masa yang lama. Pengeluaran bromate dan iodate menggunakan elektrod PbO2 adalah agak matang, terutamanya iodate. Oleh kerana struktur permukaan elektrod PbO2, di samping tindak balas elektrokimia, ia juga memainkan peranan pemangkin.

2.1.2 electrolyliH2O2

H2O2 yang dihasilkan oleh elektrolisis secara umumnya menggunakan PT sebagai elektrod. Sesetengah orang telah mengkaji penggunaan MnO2, Fe3O4, grafit, dan lain-lain sebagai bahan katod, tetapi mereka tidak berjaya, dan PbO2 sebagai katod telah mencapai faedah ekonomi yang baik. Kerana potensi yang berlebihan PbO2 elektrod untuk oksigen adalah sedikit lebih rendah daripada PT, orang telah menjalankan penyelidikan tentang menggantikan elektrod PT dengan elektrod PbO2. Semasa Perang Dunia II, Jepun tidak mempunyai Platinum dan H2O2 adalah keperluan ketenteraan, jadi pada tahun 1944-1945, ia menyedari penginduanya substrat-Free PbO2 elektrod dan bukannya H2O2 berasaskan PT.

2.2 industri kimia organik

Penggunaan elektrod PbO2 dalam sintesis organik tidak matang seperti dalam aplikasi sintesis organik, dan ramai yang masih sedang diterokai.

2.2.1 chloroform. 

Dalam penyediaan chloroform, elektrod PbO2 digunakan bukan elektrod yang mahal. Kesannya adalah ideal. Syarat yang paling sesuai untuk elektrosintesis kloroform: NaCl 300g/L, EtOH 25ml/L, PH 8 ~ 10, suhu 60 ~ 70 ° c; The katod ketumpatan semasa adalah 0.3 hingga 0.5 a/M2, kecekapan semasa adalah 80% hingga 90%, voltan sel adalah 5V, kadar penukaran adalah 98% kepada 99%, dan kesucian adalah 99.5% kepada 99.9%. Dalam penyediaan bromoform, kecekapan semasa adalah 92.5%, Platinum adalah 87%, dan grafit adalah 86%. PbO2 adalah bahan katod yang paling berkesan dalam yang iodoform elektrosintesis. Kecekapan semasa ialah 90%, dan katod kehilangan diabaikan.

asid 2.2.2 isobutyrik

Industrially, asid isobutyrik diperbuat daripada KMnO₄isobutanol dalam Medium alkali dan teroksida dan diperbetulkan untuk menghasilkan 1t asid isobutyrik. Selain daripada bahan mentah utama isobutanol, ia masih memerlukan kira-kira 3.2 tKMnO4, 1.6 tH2SO4, bahan tambahan seperti 0.3 tNa2CO3 mempunyai kos yang tinggi dan menghasilkan hampir 2tMnO2 sisa buangan, yang pollutes persekitaran. Penggunaan elektrod utama yang berasaskan plumbum untuk mengoksidtanol secara tidak langsung terhadap asid isobutyrik mengurangkan pencemaran alam sekitar.

rawatan kumbahan 2.2.3

PbO2 yang berasaskan Titanium elektrod digunakan untuk merawat pencemar organik yang sukar-biodegradasi, bahan cemar Bio-toksik, dan air sisa organik suhu tinggi. Penurunan sebanyak 10 mg/L methil oren penyelesaian dengan PbO2 elektrod berasaskan Titanium menunjukkan bahawa kadar penyingkiran metil Orange hampir 100% apabila dirawat pada ketumpatan semasa 36 MA/cm selama 12 min, dan hSebagaiaktiviti elektropemangkin yang lebih tinggi. . Menggunakan elektrod PbO2 yang baru untuk merawat air sisa nitrobenzene, didapati bahawa elektrod PbO2 mempunyai kadar penyingkiran COD yang lebih tinggi daripada elektrod grafite biasa. Selepas 5 jam elektrolisis, kadar penyingkiran COD adalah sehingga 65%. Kecekapan elektrolisis tinggi terutamanya disebabkan oleh potensi evolusi oksigen yang tinggi elektrod PbO2. Di bawah anodic polarisasi, permukaan elektrod PbO2 adalah terdedah untuk menjana · OH, yang akan bertindak balas dengan nitrobenzene yang migkadar ke permukaan elektrod. Karakteristik ti/PbO2 katod elektropemangkin pengoksidaan bahan cemar organik. Keputusan percubaan menunjukkan bahawa elektrod menunjukkan aktiviti elektropemangkin yang baik bagi penurunan fenol, dan mempunyai prospek aplikasi perlindungan alam sekitar yang baik. Elektrod PbO2 menunjukkan prestasi pemangkin yang baik bagi penurunan aniline. Dalam tempoh 3 jam, aniline boleh mendapatkan kadar pemindahan yang lebih tinggi. Pada masa yang sama, elektrod PbO2 juga menunjukkan kestabilan dan hayat perkhidmatan yang baik. Hasil kajian ke atas rawatan air sisa hydroxystyrene dengan elektrod PbO2 membuktikan bahawa ia biasanya mengambil hanya 3 ~ 6h untuk benar-benar menurunkan ke dalam organik atau CO2.

LogamHaStiada tandingan sifat mekanikberbanding bahan lain, yang menjadikan ia pilihan yang paling menarik untuk substratdaripadamembawa elektrod dioksida. Walau bagaimanapun, tidak semua logam sesuai untuk substrat elektrod utama dioksida. Ia mesti logam berbentuk injap dengan sifat penyimpanan semasa, seperti ti, Ta, NB, Saya ZR dan sebagainya. Antara logam di atas, Ta mempunyai rintangan kakisan yang terbaik dan kerintangan rendah, dan adalah bahan yang terbaik untuk digunakan sebagai substrat dari segi prestasi. Walau bagaimanapun, kerana Ta mempunyai perkaitan yang tinggi untuk oksigen, secara amnya perlu berada dalam persekitaran anoxic, dan Ta logam mahal, jadi ia tidak biasa digunakan dalam pengeluaran sebenar. Ti adalah murah, mempunyai ketumpatan rendah, kekuatan tinggi, dan mempunyai kadar pengembangan haba yang hampir dengan plumbum dioksida. Oleh itu, ti dipilih secara umumnya sebagai substrat elektrod utama dioksida. Titanium substrat secara amnya mengamalkan struktur MeSH. Ini kerana ti MeSH sukar dan tegas terikat kepada lapisan elektrodidepositkan. Elektrod utama dioksida yang berdasarkan yang ti MeSH boleh mengurangkan rintangan kepada aliran elektrolyte dan meningkatkan kecekapan semasa, terutamanya pada ketumpatan yang tinggi semasa berkesan menghalang elektrod daripada pemanasan melampau.