Провідність титанового анода та каталітичний механізм Введення

1. Провідний механізм металооксидного електрода

Електропровідність - це найосновніша характеристика, яку повинен мати електрод. Відповідно до атомної структури, описаної Гуденафом, Ti⁴⁺і О^2-шарові електронні орбіталі гібридизуються з утворенням δ-зв’язків і π-зв’язків. Валентних електронів достатньо, щоб заповнити зони низьких енергій δ і π, тоді як зона високих енергій залишається порожньою. Згідно з теорією будови матеріалу, така молекулярна структура непроста для проведення електрики. Щоб зробити Ti02 провідним. Необхідно вбудувати елементи з одним або декількома валентними електронами в Ti02, ці електрони можуть зайняти зону провідності або стати носієм лотоса.

Ru0₂являє собою оксид перехідного металу зі структурою рутилу. Зовнішня електронна конфігурація Ru дорівнює 4d⁷5s¹. Після того, як чотири електрони передаються двом атомам кисню, атоми кисню завершують 8-електронний шар, і залишається 4 вільних електрони, які беруть участь у комуналізації. Легування Ru в TiO₂, твердий розчин покриття можна виразити як: Ru_δТі_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

У формулі δ означає кількість атомів Ti, заміщених на Ru, а n – кількість атомів Ti у Ti0₂. На додаток до повного гурту в Ru0₂-Ти0₂твердий розчин, існує енергетична зона, що містить електрони (напр_4δ). Порівняно з електронами у повній смузі, електрони в цій енергетичній смузі є менш зв’язаними та можуть збуджуватися в зону провідності лише з енергією {{0}}.2ev, так що ширина забороненої зони Ti0₂еквівалентний ізолятору. 3.05ев звужується до 0.2ев, досягаючи енергетичної зонної структури напівпровідника. Крім того, Ru0₂є киснево-дефіцитним оксидом металу, який збільшує кількість вільних електронів. Крім того, в різних процесах системи оксидного покриття частина атомів кисню заміщується атомами хлору, що збільшує кількість неподілених електронів. Отже, TiO₂вбудовано з Ru0₂або Ru0₂містить TiO₂, і ця суміш робить електрод провідним.

Легування 1% моль Ta і Nb в TiO₂(обидва лише на один електрон більше, ніж Ti), провідність яких збільшується в 4160 разів і 5500 разів відповідно. У Ru0₂-Ти0₂Напівпровідник n-типу, донорний рутеній має 4 вільні електрони, що більше, ніж кількість вільних електронів, яку можуть забезпечити Ta та Nb, тому провідність цього твердого розчину дуже добра.

2. Каталітичний механізм металооксидного електрода

Ru0₂, ir0₂, PbO тощо, отримані шляхом термічного розкладання, є сполуками нестехіометричної дефектної структури. Беручи термічний розклад RuCl₃при 300 градусах -500 градусів як приклад, RuO_xКл_yH_zвиходить. Оскільки кисневі дефекти утворюються в кристалічній решітці, Ru³⁺має бути присутнім. При подачі позитивної напруги на електрод спочатку Ru³⁺збуджується для передачі електронів до титанової матриці, утворюючи Ru⁴⁺з більш сильним центром позитивного заряду. Вираз можна записати так:

Укр³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

Укр⁴⁺+ Кл^- → Ru₄+Cl_{оголошення}+ e^- (1.15)

У цей час Ru⁴⁺є активним центром на поверхні напівпровідникового каталізатора і є позитивно зарядженою діркою, яка може приймати електрони. При електростатичній дії Ру⁴⁺приверне Cl^-на межі розділу оксид/розчин, викликаючи Cl^-розряджатися на ньому, і електрони транспортуються до титанової матриці через Ru⁴⁺, формула реакції:

Укр⁴⁺+ Кл^-→ Ru⁴⁺Кл_{оголошення}+ e^- (1.16)

У цей час Ru⁴⁺Кл_{оголошення}поєднується з Cl^-на інтерфейсі для отримання Cl₂і Ru⁴⁺отримує електрони і перетворюється на Ru³⁺. Формула реакції:

Укр⁴⁺Кл_{оголошення}+ Кл^- → Ru³⁺+C1₂ (1.17)

Завдяки Ru⁴⁺, Ru³⁺перетворюються з 4d⁴до 4д⁵, і формування C1₂також зменшує енергію системи, реакція протікає легко, тому формула (1.14) є кроком регулювання швидкості.

Згідно з каталітичним механізмом Ru02, дослідники вважають, що PdO утворюється термічним розкладанням PdCl₂є нестехіометричною сполукою з дефіцитом кисню, і є Pd⁺в кристалічній решітці, а механізм виділення хлору на ній подібний до Ru³⁺, таким чином підсумовуючи оксид благородного металу на основі титану. Каталітичний механізм електрода:

Мн⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺+ Кл^- → M(n+1)+Клади + e^- (1.19)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺Кл_{оголошення}+ Кл^- → Мн⁺+ Кл₂ (1.20)

Популярні Мітки: провідність титанового анода та впровадження каталітичного механізму, Китай, виробники, постачальники, фабрика, на замовлення, оптом, низька ціна, в наявності