Elektroder avser huvudsakligen de positiva och negativa elektroderna i det primära batterisystemet och katod- och anodmaterialen i det elektrolytiska cellsystemet. Särskiljs enligt strömflödets riktning: ena änden av ingångsströmmen kallas anoden, och änden av utströmmen kallas katoden.
Om den särskiljs av typen av reaktion på anoden: anoden där oxidationsreaktionen sker och katoden där reduktionsreaktionen inträffar. Som kärnkomponenten i det elektrokemiska reaktionssystemet har anodmaterialet en viktig inverkan på reaktionshastigheten, reaktionsmekanismen och energiförbrukningen under reaktionsprocessen. Därför, i samband med energibrist och svår rening av avloppsvatten, har utvecklingen av nya högpresterande anodmaterial viktig teoretisk betydelse och ekonomiskt värde för industriell produktion.
I det elektrokemiska reaktionssystemet sker reduktionsreaktionen huvudsakligen vid katoden, så kraven på katodmaterial är inte alltför strikta. Anodmaterialet genomgår huvudsakligen en oxidationsreaktion under reaktionsprocessen, vilket gör att anodmaterialet lätt går förlorat och ersätts oftare än katodmaterialet. Anodmaterial med utmärkt prestanda måste uppfylla krav som god elektrisk ledningsförmåga, hög katalytisk aktivitet, god stabilitet och viss mekanisk hållfasthet. Hur man utvecklar anodmaterial med ovanstående egenskaper har blivit ett hett ämne för forskning av inhemska och utländska forskare.
Den kontinuerliga utvecklingen av elektrolysindustrin har främjat framstegen och utvecklingen av anodmaterial. EG Acheson producerade framgångsrikt konstgjord grafit med den elektrotermiska kristallisationsmetoden 1896, och realiserade industriell produktion inom den elektrolytiska saltindustrin.
Som anodmaterial har grafitanod visat sig ha följande brister under sin långvariga industriella tillämpning: när elektrolyten är sur åtföljs den elektrokatalytiska nedbrytningsprocessen av en syreutvecklingsreaktion, och kolmaterialet oxideras lätt, vilket resulterar i i grafit Anodmaterialet expanderar, deformeras, faller av och slaggar; en annan nackdel är att kolmaterialet har dålig högtemperaturbeständighet och dålig mekanisk hållfasthet och kan gå sönder under bearbetning och transport. Därför letar människor efter metallanoder för att ersätta grafitanoder för att möta behoven för industriell utveckling. Det största problemet med metallanoder är anodpassivering. Passiveringsfilmer är lätta att bilda på ytan, vilket gör att den katalytiska aktiviteten hos metallanoder minskar eller till och med förlorar aktivitet, såsom järnanoder och kopparanoder. Platinaanoder har hög elektrokatalytisk aktivitet och hög strömeffektivitet, men platinametall är dyrt, vilket begränsar dess tillämpningsområde. 1948 gjordes ett stort genombrott i beredningen av titanmetall och industriell produktion uppnåddes. Detta tillskrevs främst uppfinningen av Dr. W. Claure från USA genom den termiska reduktionsmetoden för magnesium och den framgångsrika beredningen av titansvamp. Det är möjligt att använda titan som anodbasmaterial för att förbereda nya anoder. 1959 föreslog forskare ett nytt koncept: att använda titanmetall som basmaterial och metalloxid som det aktiva skiktet för att utveckla en ny metallanod. 1968 tog italienska företaget DeNora ledningen för att industrialisera H.Beers rutenium-titanbelagda anoder, och utvecklingen av titananoder gick in i ett nytt kapitel.
1. Framställningsmetod för titananod
(1) Termisk nedbrytningsmetod
Termisk nedbrytningsmetod är att jämnt applicera den organiska lösningen eller vattenlösningen av metalloxid på ytan av det förbehandlade substratet och sedan genomgå lågtemperaturtorkning, högtemperaturoxidation och andra processer för att erhålla den erforderliga oxidfilmen. Fördelarna med denna metod är enkel utrustning och process, kontrollerbar beläggningstjocklek och bildandet av många sprickor på anodytan, vilket ökar beläggningens specifika ytarea och förbättrar anodens katalytiska aktivitet. Nackdelen är att djupa sprickor som lersprickor är lätta att bilda på beläggningens yta, och beläggningen är lätt att falla av.
(2)Sol-gel-metod
Sol-gelmetoden är att framställa en sol med metalloxid- eller hydroxidpartiklar lösta i en lösning av metallorganiska föreningar genom hydrolys och polymerisation av föreningarna, och sedan generera en gel med en viss rumslig struktur genom en serie fysikaliska eller kemiska reaktioner . , kan den erforderliga nanofilmen av metalloxid erhållas genom lågtemperaturtorkning och högtemperatursintring. Fördelen är att nanopartiklar fälls ut från beläggningen, kornen är små och beläggningen är tät. Nackdelen är att förberedelseprocessen är komplicerad och tidskrävande.
(3) Elektrodepositionsmetod
Elektroutfällningsmetoden är att placera det förbehandlade substratet som en anod i en galvanisk metallsaltlösning och använda rostfritt stål som katod. Efter elektrolytisk utfällning under en tidsperiod under inverkan av en konstant ström erhålls en metalloxidfilm på ytan av substratet.
Elektrodeponeringsmetoden har milda beredningsförhållanden, en starkare bindningskraft mellan substratet och beläggningen och är mest lovande för industriell produktion. Men beredningsprocessen är komplex, har många påverkande faktorer och förbrukar stora mängder energi.
(4)Magnetronförstoftningsmetod
Magnetronförstoftningsmetoden är i en argonatmosfär, under verkan av ett högfrekvent och högspännings elektriskt fält, bombarderar det bildade högenergigasjonflödet målytan och atomerna på målytan sputteras ut och avsätts på substratytan.
Beredningsmetod för tunnfilmsmaterial. Fördelen med denna metod är att den resulterande beläggningen har en högre densitet, en starkare bindningskraft mellan substratet och beläggningen, och anodens livslängd förbättras avsevärt. Utrustningen som används är dock dyr och svår att applicera i stor skala.
Utöver ovanstående fyra huvudsakliga beredningsmetoder inkluderar beredningsmetoderna för titanbaserade metalloxidanoder även CVD, PVD, spraytermisk sönderdelning, etc. Termisk sönderdelningsmetod är den vanligaste metoden för att framställa titanbaserade tenn-antimonanoder. Processen är enkel, utrustningen är lätt att använda och beläggningskomponenterna är exakta och kontrollerbara. Den är särskilt lämplig för allmän laboratorieforskning.
2. Flera vanliga titananodklassificeringar
Valet av beläggning i titananoden bestämmer den elektrokemiska reaktionsprocessen, det vill säga om den elektrokemiska reaktionstypen är syreutvecklingsreaktion eller klorutvecklingsreaktion, och nedbrytningsprincipen är direkt nedbrytning eller indirekt nedbrytning. Beläggningens struktur och kemiska sammansättning har en avgörande inverkan på den elektrokemiska reaktionen. För närvarande omfattar forskningen på flera vanliga titananoder främst Ir02/Ti-serien, Ru02/Ti-serien, Pb02/Ti-serien, Sn02/Ti-serien, etc.
Ir02 /Ti-anod är en syreutvecklingsanod. Det aktiva lagret av unit lr02-belagd titananod är lätt att dra av under användning, och anoden har en kort livslängd. Det är vanligtvis nödvändigt att lägga till några andra komponenter för modifieringsforskning. Iridium är ett ädelmetallelement och är relativt dyrt.
Ru02-Ti02/Ti-anod är en klorevolutionsanod. Liksom iridium är rutenium också ett ädelmetallelement och är dyrt. För närvarande används anoder i Ru02/Ti-serien huvudsakligen inom klor-alkaliindustrin.
Pb02/Ti-anoden har en stark förmåga att bryta ned organiskt material i avloppsvatten, såsom en del organiskt avloppsvatten som är svårt att biologiskt nedbryta. De slutliga nedbrytningsprodukterna av organiskt material är C02 och H20]. Pb02/Ti-anod används främst vid kromplätering i stark syralösning, elektrolytisk smältning av zink och koppar, avloppsvattenrening, olje-vattenseparation, etc.
Sn02/Ti-anod avser ett anodmaterial med tennoxid som aktiv komponent på en titanmatris. Det är en lovande icke-ädel metall titanbaserad metalloxidanod. SnO2 har hög resistivitet vid rumstemperatur, så det kan inte användas direkt som anodmaterial. Doping Sb kan effektivt förbättra de ledande egenskaperna hos Sn02. En kontinuerlig fast lösning kommer att bildas mellan Sb-oxid och Sn02. Sb spelar en roll för att stödja och förbättra stabiliteten hos Sn02. Därför kan SnO2 modifierad genom Sb-dopning användas som en anodbeläggning. Forskning har visat att Sb-dopade Sn02. Sb/Ti-anod uppvisar en hög syreutvecklingspotential och en stark ·OH-genereringsförmåga, så den uppvisar god elektrokatalytisk oxidationsaktivitet för organiskt material och har använts i stor utsträckning inom området för avloppsvattenrening.
3.Relaterade produkter i ehisen
