تهیه آند PbO2 بین لایه کامپوزیت

چرا آند تیتانیوم با پوشش PbO2 کامپوزیت را توسعه دهیم؟

از منظر تأخیر در درجه غیرفعال شدن ماتریس آند تیتانیوم پوشش داده شده و بهبود پتانسیل بیش از حد تکامل اکسیژن آند، یک الکترود دی اکسید سرب (PbO2) مبتنی بر تیتانیوم با یک لایه میانی کامپوزیت حاوی Ta2O5-TiO2 و SnO{{4} Sb2O5 به روش تجزیه حرارتی تهیه شد. مورفولوژی، ساختار فاز، ترکیب عنصر و خواص شیمیایی آند دی اکسید سرب لایه میانی مرکب و آند دی اکسید سرب لایه میانی sno2-sb2o5 با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش اشعه ایکس و طیف انرژی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. . نتایج نشان می‌دهد که طول عمر آند بین لایه‌ای کامپوزیت به طور قابل‌توجهی بیشتر از آند بین لایه‌ای sno{11}}sb2o5 است و دارای مقاومت بیش از حد پتانسیل و مقاومت در برابر خوردگی در تکامل اکسیژن است. الکترود دی اکسید سرب مبتنی بر تیتانیوم (PbO2) با لایه میانی کامپوزیت Ta2O5-TiO2 و SnO2-Sb2O5 یک آند تکامل اکسیژن بسیار امیدوارکننده در محیط اسیدی است.

آند تیتانیوم با پوشش PbO2 دارای فعالیت الکتروکاتالیستی خوب و پتانسیل تکامل اکسیژن بالا است. در حال حاضر به عنوان مقرون به صرفه ترین آند ویژه برای تکامل اکسیژن در محیط با pH کمتر یا مساوی 8 شناخته می شود. چشم انداز کاربرد گسترده ای در هیدرومتالورژی، تصفیه فاضلاب آلی، آبکاری صنعتی و سایر صنایع دارد.

اگرچه آند پوشش PbO2 مبتنی بر Ti پایداری خوبی در محیط با pH کمتر یا مساوی 8 دارد، اما همچنان مشکلاتی مانند ریزش پوشش و غیرفعال شدن آند وجود دارد. با توجه به دلایل فوق و مکانیسم غیرفعال سازی آند تیتانیوم پوشش داده شده با PbO2، در نظر گرفته شده است که یک لایه انتقالی Ta2O{4}}TiO2 بین بستر تیتانیوم و پوشش PbO2 اضافه شود که می تواند از نفوذ اکسیژن به زیرلایه تیتانیوم جلوگیری کند. ، نشان می دهد که TiO2 نمی تواند تشکیل شود و رسانایی خوبی دارد که باعث بهبود عمر آند می شود. تحقیقات نشان می دهد که علاوه بر پلاتین، پلاتین تیتانیوم و سایر فلزات گرانبها، لایه میانی مقاوم به اکسیژن نیز Ta2O5-TiO2 و SnO2-Sb2O5 دارد. این اکسید نسبت عملکرد هزینه بالایی دارد و فعالیت آن معادل فلزات گروه پلاتین است. بنابراین، از منظر تاخیر در غیرفعال شدن ماتریس تیتانیوم و بهبود مازاد پتانسیل و عمر تکامل اکسیژن آند، تهیه الکترود PbO2 بین لایه‌ای ترکیبی Ta2O{16}}TiO2 و SnO{18} ایده جدیدی است. Sb2O5 به روش تجزیه حرارتی.

تهیه الکترود دی اکسید سرب در لایه میانی لایه کامپوزیت

محلول نمک تانتالیوم و تترابوتیل تیتانات را به نسبت معینی با هم مخلوط کرده و با n-بوتانول تا غلظت مشخصی رقیق کرده و به مدت بیش از 1 ساعت خوب تکان دهید. توری تیتانیوم از قبل تیمار شده را به طور یکنواخت با یک برس بپوشانید، آن را در فر 100 درجه خشک کن به مدت 10 دقیقه خشک کنید و سپس آن را به مدت 10 دقیقه در یک کوره صدا خفه کن 500-600 درجه قرار دهید تا در دمای بالا اکسید شود. این کار را 5 بار تکرار کنید (آخرین اکسیداسیون به مدت 30 دقیقه) تا پوشش کاملاً اکسید شود. سپس محلول نمک قلع و محلول نمک آنتیموان را به نسبت معین مخلوط کرده و با n-بوتانول و ایزوپروپانول به غلظت معین رقیق کرده و خوب تکان داده و بیش از 1 ساعت در آن قرار دهید. توری تیتانیوم از قبل تیمار شده را به طور یکنواخت با یک برس بپوشانید، آن را در کوره خشک کن 100 درجه به مدت 10-15 دقیقه خشک کنید و سپس آن را در یک کوره صدا خفه کن 500-600 درجه برای اکسیداسیون در دمای بالا برای مدت 10-15 قرار دهید. دقیقه این کار را 3 بار تکرار کنید (آخرین اکسیداسیون به مدت 30 دقیقه) تا پوشش کاملاً اکسید شود. یعنی لایه میانی کامپوزیت تهیه می شود.

غلظت معینی از محلول نیترات سرب را با آب دیونیزه تهیه کنید، محلول نیترات سرب را تا حدود 60 درجه حرارت دهید، مقدار معینی محلول هیدروکسید سدیم را به آن اضافه کنید، کاملا هم بزنید و با جریان معینی برای آماده سازی -PbO2، روی صفحه الکتریکی قرار دهید.

غلظت معینی از محلول نیترات سرب را با آب دیونیزه تهیه کنید، مقدار مشخصی مواد افزودنی و اسید نیتریک اضافه کنید، PH محلول را تنظیم کنید، آن را تا دمای معینی گرم کنید، آن را کاملا هم بزنید و آبکاری را با جریان خاصی انجام دهید تا آماده شود. PbO2.

آزمایش و نتیجه گیری در طول عمر پیشرفته

با استفاده از منبع تغذیه تثبیت شده ولتاژ قابل تنظیم sk{0}}، الکترود آماده شده به عنوان آند، صفحه تیتانیوم خالص به عنوان کاتد استفاده می شود و فاصله الکترودها در 20 میلی متر نگه داشته می شود. تحت شرایط آزمایش شده است.

شکل 1، منحنی رابطه بین ولتاژ سلول و زمان الکترولیز زمانی که متفاوت است

لایه های میانی در همان محیط الکترولیز می شوند

از شکل 1 می توان دریافت که در شرایط الکترولیز یکسان، ولتاژ سلول دو الکترود شروع به کاهش کرد، اما پس از انجام الکترولیز برای مدتی، ولتاژ سلول در حالت تثبیت قرار گرفت و در نهایت ولتاژ سلول به شدت افزایش یافت. تا زمانی که الکترود غیر فعال شود. شکل 1 به وضوح نشان می دهد که طول عمر الکترود دی اکسید سرب مبتنی بر تیتانیوم لایه میانی کامپوزیت Ta2O5-TiO2 و SnO2-Sb2O5 دو برابر لایه میانی SnO2-Sb2O5 است. الکترود این نشان می دهد که معرفی لایه های کامپوزیت به طور قابل توجهی عمر الکترود را بهبود بخشیده است. دلیل این امر این است: در فرآیند الکترولیز به دلیل نفوذ الکترولیت اسیدی به ماتریکس و بخشی از اکسیژن تولید شده در فرآیند الکترولیز بر روی سطح الکترود جذب شده و به طور مداوم به ماتریس تیتانیوم منتشر یا مهاجرت می کند. سطح زیرلایه تیتانیوم از طریق ترک های پوشش فعال، که با ماتریس تیتانیوم برای تولید TiO2 غیر رسانا واکنش می دهد، رسانایی الکترود را بدتر می کند و منجر به غیرفعال شدن پوشش آند و شکست آند می شود. با این حال، با افزودن Ta2O5-TiO2 و SnO2-Sb2O5، لایه میانی مرکب نسبتاً متراکم است و انتشار خوبی دارد. روی سطح زیرلایه تیتانیوم به طور یکنواخت پوشیده شده است و نفوذ الکترولیت به سطح زیرلایه تیتانیوم را دشوار می کند. انتشار گونه‌های اکسیژن فعال رسوب‌شده در طی الکترولیز به بستر تیتانیوم مسدود می‌شود، در نتیجه مقاومت به خوردگی پوشش نسبت به محلول بهبود می‌یابد و از تشکیل فیلم اکسید TiO2 جلوگیری می‌کند. بنابراین، عمر مفید آند طولانی می شود.