Uvod v prevodnost titanove anode in katalitični mehanizem

1. Prevodni mehanizem elektrode iz kovinskega oksida

Električna prevodnost je najbolj osnovna lastnost, ki jo mora imeti elektroda. Glede na atomsko strukturo, ki jo je opisal Goodenough, je Ti⁴⁺in O^2-plastne elektronske orbitale so hibridizirane, da tvorijo δ vezi in π vezi. Valenčni elektroni zadoščajo za zapolnitev pasov z nizko energijo δ in π, medtem ko pas z visoko energijo ostane prazen. V skladu s teorijo strukture materiala, takšne molekularne strukture ni enostavno prevajati električnega toka. Da bi bil Ti02 prevoden. V Ti02 je treba vgraditi elemente z enim ali več valenčnimi elektroni, ti elektroni lahko zasedejo prevodni pas ali postanejo nosilec lotosa.

Ru0₂je oksid prehodne kovine z rutilno strukturo. Zunanja elektronska konfiguracija Ru je 4d⁷5s¹. Ko se štirje elektroni predajo dvema atomoma kisika, atoma kisika dokončata 8-elektronsko plast in ostanejo 4 prosti elektroni, ki sodelujejo pri komunalizaciji. Doping Ru v TiO₂, lahko trdno raztopino prevleke izrazimo kot: Ru_δTi_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

V formuli δ predstavlja število atomov Ti, substituiranih z Ru, n pa število atomov Ti v Ti0₂. Poleg celotne zasedbe v Ru0₂-Ti0₂trdna raztopina, obstaja energijski pas, ki vsebuje elektrone (npr_4δ). V primerjavi z elektroni v polnem pasu so elektroni v tem energijskem pasu manj vezani in jih je mogoče vzbuditi v prevodni pas le z energijo {{0}}.2ev, tako da je širina prepovedanega pasu Ti0₂je enakovreden izolatorju. 3.05ev zožil na 0.2ev in dosegel energijsko pasovno strukturo polprevodnika. Poleg tega Ru0₂je kovinski oksid s pomanjkanjem kisika, ki poveča število prostih elektronov. Poleg tega se v različnih procesih sistema oksidne prevleke del atomov kisika nadomesti z atomi klora, kar poveča število nedeljenih elektronov. Zato TiO₂je vdelan z Ru0₂ali Ru0₂je vdelan s TiO₂, in ta mešanica naredi elektrodo prevodno.

Dopiranje 1 % mol Ta in Nb v TiO₂(oba sta samo en elektron več kot Ti), katerih prevodnost se poveča za 4160-krat oziroma 5500-krat. V Ru0₂-Ti0₂Polprevodnik tipa n ima donorski rutenij 4 proste elektrone, kar je več kot število prostih elektronov, ki jih lahko zagotovita Ta in Nb, zato je prevodnost te trdne raztopine zelo dobra.

2. Katalitski mehanizem elektrode iz kovinskega oksida

Ru0₂, Ir0₂, PbO itd., pripravljeni s toplotno razgradnjo, so spojine brez stehiometrične defektne strukture. Ob termični razgradnji RuCl₃pri 300 stopinj -500 stopinj kot primer, RuO_xCl_yH_zse pridobi. Ker v kristalni mreži nastanejo kisikove napake, Ru³⁺mora biti prisoten. Ko je na elektrodo dovedena pozitivna napetost, najprej Ru³⁺je vznemirjen za prenos elektronov na titanovo matrico, ki ustvarja Ru⁴⁺z močnejšim središčem pozitivnega naboja. Izraz lahko zapišemo kot:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

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

V tem času, Ru⁴⁺je aktivno središče na površini polprevodniškega katalizatorja in je pozitivno nabita luknja, ki lahko sprejme elektrone. Pod elektrostatičnim delovanjem, Ru⁴⁺bo privabil Cl^-na meji oksid/raztopina, kar povzroči Cl^-da se na njem razelektri in se elektroni prenesejo v titanovo matriko skozi Ru⁴⁺, formula reakcije je:

Ru⁴⁺+ Cl^-→ Ru⁴⁺Cl_oglasi+ e^- (1.16)

V tem času, Ru⁴⁺Cl_oglasizdružuje s Cl^-na vmesniku za izdelavo Cl₂, in Ru⁴⁺dobi elektrone in se pretvori v Ru³⁺. Reakcijska formula je:

Ru⁴⁺Cl_oglasi+ Cl^- → Ru³⁺+C1₂ (1.17)

Zaradi Ru⁴⁺, Ru³⁺so pretvorjeni iz 4d⁴do 4d⁵in nastanek C1₂zmanjša tudi energijo sistema, je reakcija enostavna za nadaljevanje, zato je formula (1.14) korak nadzora hitrosti.

Glede na katalitični mehanizem Ru02 raziskovalci menijo, da PdO, ki nastane s termično razgradnjo PdCl₂je nestehiometrična spojina s pomanjkanjem kisika in obstaja Pd⁺v kristalni mreži, mehanizem razvoja klora na njej pa je podoben kot pri Ru³⁺, s čimer povzemamo oksid žlahtne kovine na osnovi titana. Katalitični mehanizem elektrode je:

Mn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

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

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

Priljubljena oznake: prevodnost titanove anode in uvedba katalitičnega mehanizma, Kitajska, proizvajalci, dobavitelji, tovarna, po meri, veleprodaja, nizka cena, na zalogi