Titaniumanodeledningsevne og katalytisk mekanisme Introduktion

1. Ledende mekanisme af metaloxidelektrode

Elektrisk ledningsevne er den mest basale ydeevne, som en elektrode skal have. Ifølge den atomare struktur beskrevet af Goodenough er Ti⁴⁺og O^2-lagelektronorbitaler hybridiseres til dannelse af δ-bindinger og π-bindinger. Valenselektronerne er tilstrækkelige til at fylde lavenergibåndene af δ og π, mens højenergibåndet forbliver tomt. Ifølge teorien om materialestruktur er en sådan molekylær struktur ikke let at lede elektricitet. For at gøre Ti02 ledende. Det er nødvendigt at indlejre elementer med en eller flere valenselektroner i Ti02, disse elektroner kan optage ledningsbåndet eller blive bærer af lotus.

Ru0₂er et overgangsmetaloxid med en rutilstruktur. Den ydre elektronkonfiguration af Ru er 4d⁷5s¹. Når fire elektroner er givet til to oxygenatomer, fuldender oxygenatomerne 8-elektronlaget, og der er 4 resterende frie elektroner, der deltager i kommunaliseringen. Doping Ru i TiO₂, kan den faste opløsning af belægningen udtrykkes som: Ru_δTi_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

I formlen repræsenterer δ antallet af atomer af Ti substitueret med Ru, og n er antallet af atomer af Ti i Ti0₂. Ud over hele bandet i Ru0₂-Ti0₂fast opløsning, er der et elektronholdigt energibånd (f_4δ). Sammenlignet med elektronerne i det fulde bånd er elektronerne i dette energibånd mindre bundet og kan exciteres til ledningsbåndet med kun {{0}}.2ev energi, således at den forbudte båndbredde af Ti0₂svarer til isolatorens. 3.05ev indsnævret til 0.2ev, når energibåndstrukturen af ​​en halvleder. Derudover Ru0₂er et iltfattigt metaloxid, som øger antallet af frie elektroner. Derudover erstattes en del af iltatomerne i de forskellige processer i oxidbelægningssystemet med kloratomer, hvilket øger antallet af ikke-delte elektroner. Derfor TiO₂er integreret med Ru0₂eller Ru0₂er indlejret med TiO₂, og denne blanding gør elektroden ledende.

Doping 1 % mol af Ta og Nb i TiO₂(begge er kun én elektron mere end Ti), hvis ledningsevne øges med henholdsvis 4160 gange og 5500 gange. I Ru0₂-Ti0₂n-type halvleder, donorruthenium har 4 frie elektroner, hvilket er mere end antallet af frie elektroner, som Ta og Nb kan give, så ledningsevnen af ​​denne faste opløsning er meget god.

2. Katalytisk mekanisme af metaloxidelektrode

Ru0₂, Ir0₂, PbO osv. fremstillet ved termisk nedbrydning er ikke-støkiometriske defektstrukturforbindelser. Tager den termiske nedbrydning af RuCl₃ved 300 grader -500 grad som et eksempel, RuO_xCl_yH_zopnås. Da iltdefekter genereres i krystalgitteret, Ru³⁺skal være til stede. Når en positiv spænding påføres elektroden, skal først Ru³⁺er ophidset til at overføre elektroner til titaniummatrixen, hvilket genererer Ru⁴⁺med et stærkere positivt ladningscenter. Udtrykket kan skrives som:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

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

På dette tidspunkt, Ru⁴⁺er det aktive center på overfladen af ​​halvlederkatalysatoren og er et positivt ladet hul, der kan acceptere elektroner. Under elektrostatisk påvirkning, Ru⁴⁺vil tiltrække Cl^-ved grænsefladen oxid/opløsning, hvilket forårsager Cl^-at aflade på den, og Elektronerne transporteres til titaniummatrixen gennem Ru⁴⁺, er reaktionsformlen:

Ru⁴⁺+ Cl^-→ Ru⁴⁺Cl_annoncer+ e^- (1.16)

På dette tidspunkt, Ru⁴⁺Cl_annoncerkombineres med Cl^-på grænsefladen for at producere Cl₂og Ru⁴⁺får elektroner og omdanner til Ru³⁺. Reaktionsformlen er:

Ru⁴⁺Cl_annoncer+ Cl^- → Ru³⁺+C1₂ (1.17)

På grund af Ru⁴⁺, Ru³⁺er konverteret fra 4d⁴til 4d⁵og dannelsen af ​​C1₂reducerer også systemets energi, reaktionen er let at fortsætte, så formel (1.14) er hastighedskontroltrinnet.

Ifølge den katalytiske mekanisme af Ru02 mener forskerne, at PdO produceret ved termisk nedbrydning af PdCl₂er en ikke-støkiometrisk iltmangel forbindelse, og der er Pd⁺i krystalgitteret, og klorudviklingsmekanismen på det svarer til Ru³⁺, og opsummerer således det titanium-baserede ædelmetaloxid. Elektrodens katalytiske mekanisme er:

Mn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

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

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

Populære tags: titanium anode ledningsevne og katalytisk mekanisme introduktion, Kina, producenter, leverandører, fabrik, tilpasset, engros, lav pris, på lager