Kekonduksian Anod Titanium Dan Mekanisme Pemangkin Pengenalan

1. Mekanisme konduktif elektrod oksida logam

Kekonduksian elektrik adalah prestasi paling asas yang perlu ada pada elektrod. Menurut struktur atom yang diterangkan oleh Goodenough, Ti⁴⁺dan O^2-orbital elektron lapisan dihibridkan untuk membentuk ikatan δ dan ikatan π. Elektron valens mencukupi untuk mengisi jalur tenaga rendah δ dan π, manakala jalur tenaga tinggi kekal kosong. Menurut teori struktur bahan, struktur molekul tersebut tidak mudah untuk mengalirkan elektrik. Untuk membuat Ti02 konduktif. Ia adalah perlu untuk membenamkan unsur dengan satu atau lebih elektron valens dalam Ti02, elektron ini boleh menduduki jalur pengaliran atau menjadi pembawa teratai.

Ru0₂ialah oksida logam peralihan dengan struktur rutil. Konfigurasi elektron luar Ru ialah 4d⁷5s¹. Selepas empat elektron diberikan kepada dua atom oksigen, atom oksigen melengkapkan 8-lapisan elektron dan terdapat 4 elektron Bebas yang tinggal mengambil bahagian dalam penggabungan. Doping Ru dalam TiO₂, larutan pepejal salutan boleh dinyatakan sebagai: Ru_δTi_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

Dalam formula, δ mewakili bilangan atom Ti yang digantikan oleh Ru, dan n ialah bilangan atom Ti dalam Ti0₂. Selain kumpulan penuh dalam Ru0₂-Ti0₂larutan pepejal, terdapat jalur tenaga yang mengandungi elektron (cth_4δ). Berbanding dengan elektron dalam jalur penuh, elektron dalam jalur tenaga ini kurang terikat dan boleh teruja ke jalur pengaliran hanya dengan tenaga {{0}}.2ev, supaya lebar jalur terlarang Ti0₂adalah bersamaan dengan penebat. 3.05ev dikecilkan kepada 0.2ev, mencapai struktur jalur tenaga semikonduktor. Di samping itu, Ru0₂ialah oksida logam kekurangan oksigen, yang meningkatkan bilangan elektron bebas. Di samping itu, dalam pelbagai proses sistem salutan oksida, sebahagian daripada atom oksigen digantikan oleh atom klorin, yang meningkatkan bilangan elektron yang tidak dikongsi. Oleh itu, TiO₂dibenamkan dengan Ru0₂atau Ru0₂dibenamkan dengan TiO₂, dan campuran ini menjadikan elektrod konduktif.

Doping 1% mol Ta dan Nb dalam TiO₂(kedua-duanya hanya satu elektron lebih daripada Ti), kekonduksian yang masing-masing meningkat sebanyak 4160 kali dan 5500 kali. Dalam Ru0₂-Ti0₂semikonduktor jenis-n, rutenium penderma mempunyai 4 elektron bebas, iaitu lebih daripada bilangan elektron bebas yang Ta dan Nb boleh berikan, jadi kekonduksian larutan pepejal ini sangat baik.

2. Mekanisme pemangkin elektrod oksida logam

Ru0₂, Ir0₂, PbO, dsb. yang disediakan melalui penguraian terma ialah sebatian struktur kecacatan bukan stoikiometrik. Mengambil penguraian terma RuCl₃pada 300 darjah -500 darjah sebagai contoh, RuO_xCl_yH_zdiperolehi. Oleh kerana kecacatan oksigen terhasil dalam kekisi kristal, Ru³⁺sepatutnya hadir. Apabila voltan positif dikenakan pada elektrod, pertama Ru³⁺teruja untuk memindahkan elektron ke matriks titanium, menghasilkan Ru⁴⁺dengan pusat cas positif yang lebih kuat. Ungkapan boleh ditulis sebagai:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

Ru⁴⁺+ Cl^- → Ru₄+Cl_iklan+ e^- (1.15)

Pada masa ini, Ru⁴⁺ialah pusat aktif pada permukaan mangkin semikonduktor dan merupakan lubang bercas positif yang boleh menerima elektron. Di bawah tindakan elektrostatik, Ru⁴⁺akan menarik Cl^-pada antara muka oksida/larutan, menyebabkan Cl^-untuk melepaskan di atasnya, dan Elektron diangkut ke matriks titanium melalui Ru⁴⁺, formula tindak balas ialah:

Ru⁴⁺+ Cl^-→ Ru⁴⁺Cl_iklan+ e^- (1.16)

Pada masa ini, Ru⁴⁺Cl_iklanbergabung dengan Cl^-pada antara muka untuk menghasilkan Cl₂, dan Ru⁴⁺mendapat elektron dan menukar kepada Ru³⁺. Formula tindak balas ialah:

Ru⁴⁺Cl_iklan+ Cl^- → Ru³⁺+C1₂ (1.17)

Disebabkan Ru⁴⁺, Ru³⁺ditukar daripada 4d⁴ke 4d⁵, dan pembentukan C1₂juga mengurangkan tenaga sistem, tindak balas adalah mudah untuk diteruskan, jadi formula (1.14) ialah langkah kawalan kadar.

Menurut mekanisme pemangkin Ru02, para penyelidik percaya bahawa PdO yang dihasilkan oleh penguraian terma PdCl₂ialah sebatian kekurangan oksigen bukan stoikiometrik, dan terdapat Pd⁺dalam kekisi kristal, dan mekanisme evolusi klorin padanya adalah serupa dengan Ru³⁺, dengan itu meringkaskan oksida logam mulia berasaskan titanium Mekanisme pemangkin elektrod ialah:

Mn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

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

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺Cl_iklan+ Cl^- → Mn⁺+ Cl₂ (1.20)

Cool tags: kekonduksian anod titanium dan pengenalan mekanisme pemangkin, China, pengilang, pembekal, kilang, disesuaikan, borong, harga rendah, dalam stok