Uvod u vodljivost titanske anode i katalitički mehanizam

1. Vodljivi mehanizam metalne oksidne elektrode

Električna vodljivost je najosnovnija karakteristika koju bi elektroda trebala imati. Prema atomskoj strukturi koju je opisao Goodenough, Ti⁴⁺i O^2-slojne elektronske orbitale su hibridizirane u δ veze i π veze. Valentni elektroni su dovoljni da popune niskoenergetske pojaseve δ i π, dok visokoenergetski pojas ostaje prazan. Prema teoriji strukture materijala, takvom molekularnom strukturom nije lako provoditi struju. Da bi Ti02 bio vodljiv. U Ti02 je potrebno ugraditi elemente s jednim ili više valentnih elektrona, ti elektroni mogu zauzeti vodljivi pojas ili postati nositelj lotosa.

Ru0₂je oksid prijelaznog metala sa strukturom rutila. Vanjska elektronska konfiguracija Ru je 4d⁷5s¹. Nakon što se četiri elektrona predaju dvama atomima kisika, atomi kisika dovršavaju 8-sloj elektrona, a preostala su 4 slobodna elektrona koji sudjeluju u komunalizaciji. Dopiranje Ru u TiO₂, čvrsta otopina prevlake može se izraziti kao: Ru_δTi_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

U formuli δ predstavlja broj atoma Ti supstituiranih s Ru, a n je broj atoma Ti u Ti0₂. Osim cijelog benda u Ru0₂-Ti0₂čvrsta otopina, postoji energetski pojas koji sadrži elektrone (npr_4δ). U usporedbi s elektronima u punom pojasu, elektroni u ovom energetskom pojasu manje su vezani i mogu se pobuditi na vodljivi pojas sa samo {{0}}.2ev energijom, tako da je zabranjena širina pojasa Ti0₂je ekvivalentan izolatoru. 3.05ev suzio na 0.2ev, dosežući strukturu energetskog pojasa poluvodiča. Osim toga, Ru0₂je metalni oksid s nedostatkom kisika, što povećava broj slobodnih elektrona. Osim toga, u različitim procesima sustava oksidnog premaza, dio atoma kisika zamijenjen je atomima klora, što povećava broj nepodijeljenih elektrona. Stoga, TiO₂je ugrađen s Ru0₂ili Ru0₂je ugrađen s TiO₂, a ova smjesa čini elektrodu vodljivom.

Dopiranje 1% mol Ta i Nb u TiO₂(oboje su samo jedan elektron više od Ti), čija je vodljivost povećana za 4160 puta odnosno 5500 puta. U Ru0₂-Ti0₂n-tip poluvodiča, donor rutenij ima 4 slobodna elektrona, što je više od broja slobodnih elektrona koje Ta i Nb mogu dati, tako da je vodljivost ove čvrste otopine vrlo dobra.

2. Katalitički mehanizam metalne oksidne elektrode

Ru0₂, Ir0₂, PbO, itd. pripremljeni toplinskom razgradnjom su spojevi nestehiometrijske defektne strukture. Uzimajući termičku razgradnju RuCl₃na 300 stupnjeva -500 stupnjeva kao primjer, RuO_xCl_yH_zdobiva se. Budući da se defekti kisika stvaraju u kristalnoj rešetki, Ru³⁺treba biti prisutan. Kada se na elektrodu dovede pozitivan napon, prvo Ru³⁺je pobuđen za prijenos elektrona na titansku matricu, generirajući Ru⁴⁺s jačim centrom pozitivnog naboja. Izraz se može napisati kao:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

Ru⁴⁺+ Cl^- → Ru₄+Cl_oglasi+ e^- (1.15)

U ovom trenutku, Ru⁴⁺je aktivno središte na površini poluvodičkog katalizatora i pozitivno je nabijena šupljina koja može prihvatiti elektrone. Pod elektrostatskim djelovanjem, Ru⁴⁺privući će Cl^-na granici oksid/otopina, uzrokujući Cl^-za pražnjenje na njemu, i Elektroni se transportiraju do titanijske matrice kroz Ru⁴⁺formula reakcije je:

Ru⁴⁺+ Cl^-→ Ru⁴⁺Cl_oglasi+ e^- (1.16)

U ovom trenutku, Ru⁴⁺Cl_oglasispaja se s Cl^-na sučelju za proizvodnju Cl₂i Ru⁴⁺dobiva elektrone i pretvara u Ru³⁺. Formula reakcije je:

Ru⁴⁺Cl_oglasi+ Cl^- → Ru³⁺+C1₂ (1.17)

Zbog Ru⁴⁺, Ru³⁺pretvaraju se iz 4d⁴do 4d⁵, i formiranje C1₂također smanjuje energiju sustava, reakcija se lako odvija, tako da je formula (1.14) korak kontrole brzine.

Prema katalitičkom mehanizmu Ru02, istraživači vjeruju da PdO proizveden toplinskom razgradnjom PdCl₂je nestehiometrijski spoj s manjkom kisika, a tu je i Pd⁺u kristalnoj rešetki, a mehanizam razvoja klora na njemu sličan je onom kod Ru³⁺, čime se sažima oksid plemenitog metala na bazi titana. Katalitički mehanizam elektrode je:

Mn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

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

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

Popularni tagovi: vodljivost titanske anode i uvođenje katalitičkog mehanizma, Kina, proizvođači, dobavljači, tvornica, prilagođeno, veleprodaja, niska cijena, na zalihama