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        新型鈦基二氧化鉛電極的鈦基體和底層

        發布時間: 2022-12-09 瀏覽:63

          為了提高二氧化鉛電極的堅固性、導電性和耐蝕性,研究人員開發了新型二氧化鉛電極。與舊式二氧化鉛電極相比較,新型二氧化鉛電極主要在電極底層、表面層進行了進一步的改進,并增設了中間層。新型二氧化鉛電極由鈦基體、底層、中間層以及表面層組成。

          A 鈦基體

          鈦基體可使用鈦板和鈦網,以使用鈦網較好。

          鈦網堅韌、質量小、耐蝕性好。使用鈦網好處是,電極質量減小,單位質量約9kg/㎡,為舊式電極的 1/10,可使電極輕化;與電沉積層結合牢固;電解溶液能很好地循環流通,可提高電流效率;在高電流密度下使用可有效地防止電極過熱,能在ia=100A/dm2下使用。

          鈦網的鈦絲粗 1 ~ 1.5mm,菱形網目尺寸 7mm×14mm、16mm ×32mm、9mm×19mm。

          B 底層

          改善二氧化鉛鍍層和鈦基體之間的結合性能,可使用下述方法:涂敷含鉑和氧化鈀底層、在鈦基體上鍍銀或鍍鉛銀合金、涂敷由錫銻化合物形成的半導體底層、涂敷鈦鉭復合氧化物。

         ?。?)為了保護鈦基體和改善與表面層的結合性能,在鈦基體上涂敷含鉑和氧化鈀底層。由于鉑和氧化鈀具有足夠高的氧過電位,所以可將鉑和氧化鈀作底層。除了鉑和鈀之外的鉑族金屬,如釘、銥和銠等鉑族金屬雖然具有良好的導電性,但它們的氧過電位低于二氧化鉛的氧過電位,因此不考慮使用。

          雖然鉑和氧化鈀可取得良好效果,但和其他金屬氧化物混合使用,可進一步改善和基體的結合性能,并可減少鉑族金屬的使用量??刹捎醚趸?、摻雜氧化鉭的氧化鈦、氧化錫等。

          底層厚度約 0.05 ~3μm,如果底層厚度小于 0.05μm,則基體得不到充分的覆蓋;底層厚度超過 3μm,則會增大電阻。

          (2)鈦基體上鍍銀。鈦容易氧化,在表面生成氧化薄膜,因而降低基體的導電性,采用基體上鍍銀的方法來提高電極導電性。一般鍍銀層厚20μm 就可消除鈦和 PbO2鍍層間很大的接觸電阻(R),并可提高電極導電性 7~15 倍,增強 PhO2與基體結合的牢固度。

          鈦和 Pbo2層之間的接觸電阻較大,α-PbO2、B-PbO2都有(0.3 -5)×10*4cm2范圍。電鍍銀層后,Rc等于零。

          鍍銀條件:AgCN 30g/L、KCN 48.5g/L,K2CO3 31g/L,25℃,陰極電流密度(i)為1A/dm2,時間為30min,鍍層厚吐約20μm。

          但如果二氧化鉛鍍層中存在貫穿鍍層的針孔,銀鍍層會發陽極溶解,使電阻增大,二氧化鉛鍍層會從基體上剝落下來。

          (3)鈦基體上鍍鉛銀合金。用鉛銀合金代替銀鍍層,既像持導電性好、質量輕、價格便宜的優點,又提高了電極耐腐性性,還可節省價格較貴的銀的使用量,顯著降低電極價格。

          鈦基體電鍍鉛銀合金,如果合金中含銀量大,則和 PbO2層接觸電阻值低;如果含鉛量大,則耐腐蝕性能好。11%銀鉛合金較為合適,基體和二氧化鉛鍍層接觸電阻值為1~ 12Q,在1.65mol/L H2S04,i.=5Adm',45℃條件下進行電解,腐蝕適度為2.3mg/(A·h)。用含銀量11%的鉛合金代替銀鍍層,盡管電極電阻稍微增大,但耐蝕性大大增強,壽命為鍍銀層 PbO2電極的 13 倍。

          電鍍 11%銀鉛合金的厚度為 20μm,11%銀鉛合金板本身電阻率是 20μQ·cm,是純銀板的 10 倍。

          (4)涂敷錫銻氧化物。錫銻氧化物底層涂液是由四氯化鍋三氯化銻、鹽酸以及正丁醇組成的溶液,用毛筆將此溶液均勻地涂刷在鈦基體表面上,紅外燈下烘干,高溫下熱分解,便生成均勻致密的錫銻氧化物層。

          Ti/SnSbo /β-PhO2電極在 20% Na2S04溶液中在高電流密度(30Adm’)通電 3000h,電極仍基本完好,這種有底層的電極的壽命比一般的鈦基二氧化鉛電極(在同樣條件下,壽命 200~500h)長5 ~10 倍。Ti/SnSbO2/β-PbO2電極在陽極極化過程中不再發生鍍層剝落,而代之以 β-PbO2的均勻腐蝕。

          (5)涂敷鈦鉭復合氧化物。為了防止基體鈍化,保持基體與二氧化鉛鍍層的導電性,用熱分解法在基體上涂敷鈦鉭復合氧化物。

          涂敷底層實例:在基體上涂敷五氯化鉭和四氯化鈦的鹽酸水溶液,每種成分濃度 0.13mol/L,干燥后,在 520℃空氣中加熱 10min,制得由氧化鉭和氧化鈦(金屬摩爾比為 1/2)組成的混合氧化物。

          鈦鉭復合氧化物底層具有導電性、耐蝕性好、電化學活性小的特性,在舊式二氧化鉛電極鉑底層發生氧反應的電位值時,鈦鉭復合氧化物底層也不會產生放氧反應,底層幾乎沒有催化活性。因此,電解過程中即使露出底層,其露出部分只會鈍化,不會發生電解反應,就不存在由此而引起鍍層剝落的問題。

          鈦鉭復合氧化物底層的電阻率是10/-2~10/-3·cm。


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