معرفی رسانایی آند تیتانیوم و مکانیزم کاتالیزوری

1. مکانیسم رسانای الکترود اکسید فلزی

هدایت الکتریکی اساسی ترین عملکردی است که یک الکترود باید داشته باشد. با توجه به ساختار اتمی که توسط Goodenough توصیف شده است، Ti⁴⁺و O^2-اوربیتال های الکترونی لایه هیبرید می شوند تا پیوند δ و پیوند π تشکیل دهند. الکترون های ظرفیت برای پر کردن نوارهای کم انرژی δ و π کافی هستند، در حالی که باند انرژی بالا خالی می ماند. بر اساس تئوری ساختار مواد، چنین ساختار مولکولی رسانای الکتریسیته آسان نیست. برای رسانایی Ti02. لازم است عناصری با یک یا چند الکترون ظرفیت در Ti02 جاسازی شوند، این الکترون ها می توانند نوار رسانایی را اشغال کنند یا حامل نیلوفر آبی شوند.

رو0₂یک اکسید فلز واسطه با ساختار روتیلی است. پیکربندی الکترون بیرونی Ru 4d است⁷5s¹. پس از اینکه چهار الکترون به دو اتم اکسیژن داده شد، اتم‌های اکسیژن لایه 8-الکترون را کامل می‌کنند و 4 الکترون آزاد باقی مانده در اشتراک‌گذاری شرکت می‌کنند. دوپینگ Ru در TiO₂، محلول جامد پوشش را می توان به صورت زیر بیان کرد: Ru_δتیتانیم_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

در فرمول δ نشان دهنده تعداد اتم های Ti است که با Ru جایگزین شده اند و n تعداد اتم های Ti در Ti است0₂. علاوه بر باند کامل در Ru0₂-Ti٪7b٪7b1٪7d٪7d٪7d₂محلول جامد، یک نوار انرژی حاوی الکترون وجود دارد (مانند_4δ). در مقایسه با الکترون‌های باند کامل، الکترون‌های این باند انرژی کمتر محدود می‌شوند و تنها با انرژی {{0}}.2ev می‌توان آنها را به نوار رسانایی برانگیخت، به طوری که عرض نوار ممنوعه Ti0₂معادل عایق است. 3.05ev به 0.2ev باریک شد و به ساختار نوار انرژی یک نیمه هادی رسید. علاوه بر این، Ru0₂یک اکسید فلزی با کمبود اکسیژن است که باعث افزایش تعداد الکترون های آزاد می شود. علاوه بر این، در فرآیندهای مختلف سیستم پوشش اکسید، بخشی از اتم‌های اکسیژن با اتم‌های کلر جایگزین می‌شوند که باعث افزایش تعداد الکترون‌های مشترک نمی‌شود. بنابراین، TiO₂با Ru{0}} تعبیه شده است₂یا Ru0₂با TiO تعبیه شده است₂و این مخلوط باعث رسانایی الکترود می شود.

دوپینگ 1% مول Ta و Nb در TiO₂(هر دو فقط یک الکترون بیشتر از Ti هستند) که رسانایی آنها به ترتیب 4160 برابر و 5500 برابر افزایش یافته است. در Ru0₂-Ti٪7b٪7b1٪7d٪7d٪7d₂نیمه هادی نوع n، روتنیوم دهنده دارای 4 الکترون آزاد است که بیشتر از تعداد الکترون های آزاد است که Ta و Nb می توانند ارائه کنند، بنابراین رسانایی این محلول جامد بسیار خوب است.

2. مکانیسم کاتالیزوری الکترود اکسید فلزی

رو0₂، ایر0₂، PbO و غیره که با تجزیه حرارتی تهیه می شوند ترکیبات ساختار نقص غیر استوکیومتری هستند. در نظر گرفتن تجزیه حرارتی RuCl₃در 300 درجه -500 درجه به عنوان مثال، RuO_xکلر_yH_zبه دست آمده است. از آنجایی که نقص های اکسیژن در شبکه کریستالی ایجاد می شود، Ru³⁺باید حضور داشته باشد. هنگامی که یک ولتاژ مثبت به الکترود اعمال می شود، ابتدا Ru³⁺برای انتقال الکترون ها به ماتریس تیتانیوم هیجان زده می شود و Ru را تولید می کند⁴⁺با یک مرکز بار مثبت قوی تر. عبارت را می توان به صورت زیر نوشت:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

Ru⁴⁺+ Cl^- ٪e2٪86٪92 Ru₄٪ 2bCl_{تبلیغات}+ e^- (1.15)

در این زمان، Ru⁴⁺مرکز فعال روی سطح کاتالیزور نیمه هادی است و سوراخی با بار مثبت است که می تواند الکترون ها را بپذیرد. تحت عمل الکترواستاتیک، Ru⁴⁺Cl را جذب خواهد کرد^-در رابط اکسید/محلول، باعث Cl^-برای تخلیه بر روی آن، و الکترون ها از طریق Ru به ماتریس تیتانیوم منتقل می شوند⁴⁺، فرمول واکنش این است:

Ru⁴⁺+ Cl^-→ Ru⁴⁺کلر_{تبلیغات}+ e^- (1.16)

در این زمان، Ru⁴⁺کلر_{تبلیغات}با Cl ترکیب می شود^-در رابط برای تولید Cl₂، و Ru⁴⁺الکترون می گیرد و به Ru تبدیل می شود³⁺. فرمول واکنش این است:

Ru⁴⁺کلر_{تبلیغات}+ Cl^- → Ru³⁺+C1₂ (1.17)

به دلیل Ru⁴⁺، رو³⁺از 4d تبدیل می شوند⁴به 4D⁵، و تشکیل C1₂همچنین انرژی سیستم را کاهش می دهد، واکنش آسان است، بنابراین فرمول (1.14) مرحله کنترل سرعت است.

با توجه به مکانیسم کاتالیزوری Ru02، محققان معتقدند که PdO توسط تجزیه حرارتی PdCl تولید می شود.₂یک ترکیب غیر استوکیومتری با کمبود اکسیژن است و Pd وجود دارد⁺در شبکه کریستالی، و مکانیسم تکامل کلر روی آن شبیه به Ru³⁺بنابراین، اکسید فلز نجیب مبتنی بر تیتانیوم را خلاصه می کنیم مکانیسم کاتالیزوری الکترود به صورت زیر است:

منگنز⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

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

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺کلر_{تبلیغات}٪2b Cl^- → Mn⁺+ Cl₂ (1.20)

تگ های محبوب: رسانایی آند تیتانیوم و معرفی مکانیزم کاتالیزوری، چین، تولید کنندگان، تامین کنندگان، کارخانه، سفارشی، عمده فروشی، قیمت پایین، در انبار