1. Introduction d’anode de dioxyde de plomb

Avec le développement continu de l’industrie et de la science et de la technologie, les matériaux traditionnels d’anode montrent de plus en plus leurs limites. Par exemple, le coût du platine est trop élevé; la résistance à la corrosion du graphite dans l’industrie du chlor-alcali et le système d’évolution de l’oxygène n’est pas idéale, et la force estFaible:les anodes en alliage de plomb ont une faible résistance à la corrosion, de faibles performances électrocatalytiques et une grande consommation d’énergie. D’après les exigences des « matériaux verts » tels que l’économie d’énergie, la réduction de la consommation et la pollution, les gens espèrent trouver de nouvelles anodes avec une longue durée de vie, des performances électrochimiques élevées et aucune pollution secondaire. Dans le cadre de l’évolution de l’oxygène, les gens ont développé l’électrode de dioxyde de plomb (PbO₂): un composé non stoichiométrique qui est déficient en oxygène et contient du plomb excessif. Il a plusieurs formes de cristal,l’électrodéposition à l’anode pour produire lePbO₂, qui aOxydation, résistance à la corrosion (haute stabilité dans l’acide H fort₂S0₄ou HN0₃), haute hyperpotentielle d’oxygène, bonne conductivité électrique, force de liaison forte, forte capacité d’oxydation lorsqu’elle est électrolysée dans une solution aqueuse, peutOursgrand courant, etc. À l’heure actuelle, il a été largement utilisé dans les domaines de l’électroplaque, de la fonderie, du traitement des eaux usées, etc., et ne peut pas être remplacé par de nombreux autres matériaux d’électrode (tels que DSA, plomb, titanerevêtement avec platine).

1.1 Anode de dioxyde de plombCaractéristique

Il est largement utilisé dans la préparation électrolytique de diverses substances organiques et dans le processus de traitement des eaux usées et de préparation de l’eau de haute pureté,la gamme d’applications est large.Pb02 a les avantages d’une excellente conductivité électrique, une bonne réversibilité de charge et de décharge, et un prix bas. Il est largement utilisé comme électrode positive pour les batteries au plomb-acide. À l’heure actuelle, le taux d’utilisation du dioxyde de plomb, le matériau actif positif des batteries au plomb et acide, n’est pas élevé et ne dépasse généralement pas 50 %. Le potentiel d’évolution de l’oxygène est élevé, généralement 1,75 V (par rapport à l’électrode de calomel), et a une forte force de réductionDela dégradationpour organicMatériel(COD).

1.2 Couche inférieure d’anode de dioxyde de plomb

Les matériaux actuellement utilisés comme couche inférieure sont : métaux du groupe platine et leurs oxydes, oxyde d’antimoine d’étain, couches composites de fond d’oxyde d’iridium tantale, etc., leurs propriétés sont les suivantes : (1) métaux du groupe platine et leurs oxydes : la couche inférieurehcomme une bonne conductivité électrique, ce qui peut grandement améliorer les performances de liaison du revêtement et du substrat. (2) Oxyde d’antimoine d’étain : La couche d’oxyde d’antimoy d’étain obtenue par méthode de décomposition thermique est dense et uniforme. Avec ce sous-coucheur, il est difficile pour l’électrolyte de pénétrer la surface du titane, les atomes d’oxygène ou 02-. La diffusion des ions dans la matrice de titane est également bloquée, évitant ainsi la formation de Ti02. En outre, Ti02 est un semi-conducteur de type N large bandgap. Après le dopage avec Sb, l’électron supplémentaire dans le treillis Sn02 a remplacé l’atome pentavalent Sn dans le treillis Sn02 par un électron supplémentaire entrant dans la bande de conduction, ce qui a considérablement augmenté la concentration d’électrons dans la bande de conduction. Cependant, quand Sb est trop, le degré de désordre du treillis sn02 sera augmenté, et la conductivité électrique du sn02 sera réduite. Par conséquent, le contenu du Sb est lié à la supériorité et l’infériorité de la performance sous-jacente. Cette couche inférieure a également pour effet de réduire le stress interne du revêtement. (3) Couche inférieure composite d’oxyde de titane-tantale : Cette couche inférieure a les caractéristiques de bonne conductivité, de bonne résistance à la corrosion et d’une faible activité électrochimique. Même si la couche inférieure est exposée pendant le processus d’électrolyse, aucune réaction électrolytique ne se produit, il n’y a donc aucun problème que la couche de placage se décolle à cause de cela.

1.3 Couche active de surfacede plombanode de dioxyde de carbone 

La couche active de surface PbO2 est généralement préparée par une méthode d’électrodéposition. Il a deux formes cristallines, et ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' Cependant, le PbO2 a une force de liaison forte, et sa distance atomique O-O se situe entre la « couche inférieure » et le PbO2, qui peut agir comme une fusion tampon, réduire la distorsion des électrodépositions et augmenter l’affinité entre la surface et la couche inférieure. Par conséquent, dans le processus d’électroplaque, le PbO2 de type PbO2 peut d’abord être déposé dans des conditions alcalines fortes, et le PbO2 de type PbO2 peut être déposé dans des conditions acides pour améliorer la durée de vie de l’électrode.

2. Champs d’application d’électrode à base de titane de dioxyde de plomb

Sous l’environnement de l’évolution de l’oxygène, les électrodes de dioxyde de plombEstDéveloppé. PbO2 est un composé non stoichiométrique qui est déficient en oxygène et contient du plomb excessif. Il a une variété de formes de cristal. La corrosion (stabilité plus élevée dans l’acide fort H2S04 ou HN03), hyperpotentiel à oxygène élevé, bonne conductivité électrique, force de liaison forte, forte capacité d’oxydation lorsqu’il est électrolysé dans une solution aqueuse, peutOursgrand courant, etc.,C'est vrai très prometteur. À l’heure actuelle, il a été largement utilisé dans les domaines de l’électroplaque, de la fonderie, des traitement de l’eau, cathode anti-corrosion, etc., qui ne peut pas être remplacée par de nombreux autres matériaux d’électrode (tels que DSA, plomb, placage de platine en titane).

Les électrodes de dioxyde de plomb ont une faible résistance, des propriétés chimiques stables, une bonne résistance à la corrosion, une bonne conductivité électrique et peuvent être utilisées pour les grands courants. Ils sont largement utilisés dans la préparation électrolytique de diverses substances organiques et inorganiques, le traitement des eaux usées et les processus de préparation de l’eau de haute pureté. Le champ d’application est très large.

2.1 Industrie chimique inorganique

2.1.1Chlorate,L’électrode PbO2 est utilisée dans l’industrie du chlorate depuis longtemps. La production de bromate et d’iodate à l’aide d’électrodes PbO2 est relativement mature, en particulier l’iodate. En raison de la structure de surface des électrodes PbO2, en plus des réactions électrochimiques, il joue également un rôle catalytique.

2.1.2 H2O2 électrolysé

H2O2 produit par électrolyse utilise généralement Pt comme électrode. Certaines personnes ont étudié l’utilisation de MnO2, Fe3O4, graphite, etc. comme matériaux d’anode, mais ils n’ont pas été couronnés de succès, et PbO2 comme anode a réalisé de bons avantages économiques. Parce que l’électrode PbO2 à l’oxygène est légèrement inférieure à celle de Pt, les gens ont mené des recherches sur le remplacement de l’électrode Pt par de l’électrode PbO2. Pendant la Seconde Guerre mondiale, le Japon manquait de platine et H2O2 était une nécessité militaire, donc en 1944-1945, il a réalisé l’industrialisation des électrodes PbO2 sans substrat au lieu de Pt-basé H2O2.

2.2 Industrie chimique biologique

L’application d’électrodes PbO2 dans la synthèse organique n’est pas aussi mature que dans les applications de synthèse inorganique, et beaucoup sont encore à l’étude.

2.2.1 Chloroforme. 

Dans la préparation du chloroforme, l’électrode PbO2 est utilisée au lieu de l’électrode Pt coûteuse. L’effet est idéal. Les conditions les plus appropriées pour l’électrosynthèse du chloroforme: NaCl 300g / L, EtOH 25ml / L, PH 8 à 10, température 60 à 70 oC; La densité de courant d’anode est de 0,3 à 0,5 A / m2, l’efficacité actuelle est de 80% à 90%, la tension cellulaire est 5V, le taux de conversion est de 98% à 99%, et la pureté est de 99,5% à 99,9%. Dans la préparation du bromoforme, l’efficacité actuelle est de 92,5%, le platine est de 87%, et le graphite est de 86%. PbO2 est le matériau anode le plus efficace dans l’électrosynthèse iodoforme. L’efficacité actuelle est de 90%, et la perte d’anode est négligeable.

2.2.2 Acide isobutyrique

Industriellement, l’acide isobutyrique est fabriqué à partir de KMnO₄de l’isobutanol dans un milieu alcalin et oxydé et rectifié pour produire 1t d’acide isobutyrique. En plus de l’isobutanol principal de matière première, il a encore besoin d’environ 3.2tKMnO4, 1.6tH2SO4, Les matériaux auxiliaires tels que 0.3tNa2CO3 ont un coût élevé et produisent près de 2tMnO2 résidus de déchets, qui pollue l’environnement. L’utilisation d’électrodes au dioxyde de plomb à base de plomb pour oxyder indirectement l’isobutanol à l’acide isobutyrique réduit la pollution de l’environnement.

2.2.3 Traitement des eaux usées

Les électrodes PbO2 à base de titane sont utilisées pour traiter les polluants organiques difficiles à biodégradables, les polluants bio-toxiques et les eaux usées organiques à haute température. La dégradation d’une solution orange méthyle de 10 mg/L avec une électrode PbO2 à base de titane a montré que le taux d’élimination de l’orange méthyle était de près de 100% lorsqu’il était traité à une densité actuelle de 36 mA / cm pendant 12 min, et hCommeactivité électrocatalytique plus élevée. . À l’aide d’une nouvelle électrode PbO2 pour traiter les eaux usées de nitrobenzene, on a constaté que l’électrode PbO2 avait un taux d’élimination COD plus élevé que l’électrode de graphite ordinaire. Après 5 heures d’électrolyse, le taux d’élimination du COD était jusqu’à 65 %. L’efficacité élevée d’électrolyse est principalement due au potentiel élevé d’évolution de l’oxygène de l’électrode PbO2. Sous polarisation anodique, la surface de l’électrode PbO2 est sujette à générer OH, qui va réagir avec la nitrobenzene qui migre vers la surface de l’électrode. Caractéristiques de Ti / PbO2 anode oxydation électrocatalytique des polluants organiques. Les résultats expérimentaux montrent que l’électrode montre une bonne activité électrocatalytique pour la dégradation du phénol, et a de bonnes perspectives d’application de protection de l’environnement. L’électrode PbO2 a montré de bonnes performances catalytiques pour la dégradation de l’aniline. Dans les 3 heures, l’aniline pourrait obtenir un taux de suppression plus élevé. Dans le même temps, l’électrode PbO2 a également montré une bonne stabilité et la durée de vie. Les résultats de la recherche sur le traitement des eaux usées d’hydroxystyrène avec de l’électrode PbO2 prouvent qu’il suffit généralement de 3 à 6h pour les dégrader complètement en inorganique ou en CO2.

MétalHaspropriétés mécaniques incomparablespar rapport à d’autres matériaux, ce qui en fait le choix le plus attrayant pour le substratDeélectrode de dioxyde de plomb . Cependant, tous les métaux ne conviennent pas au substrat de l’électrode de dioxyde de plomb. Il doit être métal en forme de valve avec des propriétés monodirectionnelles de transport de courant, telles que Ti, Ta, Nb, Zr et ainsi de suite. Parmi les métaux ci-dessus, Ta a la meilleure résistance à la corrosion et une faible résistance, et est le meilleur matériau pour une utilisation comme substrat en termes de performance. Cependant, parce que Ta a une affinité élevée pour l’oxygène, il doit généralement être dans un environnement anoxique, et ta métal est cher, de sorte qu’il n’est pas couramment utilisé dans la production réelle. Ti est bon marché, a une faible densité, une résistance élevée, et a un taux d’expansion thermique proche de celui du dioxyde de plomb. Par conséquent, Ti est généralement choisi comme substrat de l’électrode de dioxyde de plomb. Le substrat de titane adopte généralement une structure en maille. C’est parce que le Maillage Ti est dur et fermement collé à la couche électrodéposée. L’électrode de dioxyde de plomb basée sur le Maillage Ti peut réduire la résistance au flux d’électrolytes et améliorer l’efficacité actuelle, en particulier à haute densité de courant effectivement empêcher l’électrode de surchauffer.