1. Réamhrá anóid dé-ocsaíde luaidhe

Le forbairt leanúnach an tionscail agus na heolaíochta agus na teicneolaíochta, tá ábhair anóide traidisiúnta ag taispeáint a dteorainneacha níos mó. Mar shampla, tá costas platanam ró-ard; níl friotaíocht creimeadh graifít sa tionscal clóirí-alcaile agus sa chóras éabhlóid ocsaigine oiriúnach, agus tá an neart íseal: tá droch-fhriotaíocht creimeadh ag anóidí cóimhiotail luaidhe, feidhmíocht íseal leictrilíteacha, agus tomhaltas mór cumhachta. Ó riachtanais “ábhair ghlasa” mar a thugtar orthu mar choigilt fuinnimh, laghdú ar thomhaltas, agus saor ó thruailliú, tá súil ag daoine anóidí nua a fháil a bhfuil saolré fada acu, ardfheidhmíocht leictriceimiceach, agus gan aon truailliú tánaisteach. Faoi thimpeallacht éabhlóid ocsaigine, d’fhorbair daoine an leictreoid dé-ocsaíde luaidhe (PbO ₂): comhdhúil neamh-stoichiometric atá easnamhach in ocsaigin agus a bhfuil luaidhe iomarcach ann. Tá iliomad foirmeacha criostail aige , ag baint úsáide as leictreaphlátáil an anóid chun an β-PbO ₂ a tháirgeadh , a bhfuil  Ocsaídiú, friotaíocht creimeadh (ardchobhsaíocht in aigéad láidir H ₂ S0 ₄  nó HN0 ₃ ), ró-chumhacht ard ocsaigine, seoltacht leictreach maith, fórsa láidir ceangailteach. , cumas ocsaídiúcháin láidir nuair electrolyzed i dtuaslagán uiscí is féidir,  iompróidh  atá ann faoi láthair mór, etc faoi láthair, tá sé in úsáid go forleathan i réimsí an leictreaphlátála, bruithnithe, cóireáil fuíolluisce, srl, agus ní féidir a chur in ionad go leor ábhair leictreoid eile (cibé mar DSA, luaidhe, tíotáiniam sciath le platanam).

1.1 Saintréith anóid dé-ocsaíde luaidhe 

Úsáidtear go forleathan é in ullmhúchán leictrealaíoch substaintí orgánacha éagsúla agus sa phróiseas cóireála séarachais agus ullmhú uisce ard-íonachta, tá raon feidhme leathan.  Tá buntáistí ag Pb02 maidir le seoltacht leictreach den scoth, inchúlaitheacht muirear maith agus urscaoilte, agus praghas íseal. Úsáidtear go forleathan é mar leictreoid dhearfach do chadhnraí aigéad luaidhe. Faoi láthair, níl an ráta úsáide dé-ocsaíd luaidhe, ábhar gníomhach dearfach cadhnraí aigéad luaidhe, ard, agus de ghnáth ní théann sé thar 50%. Tá an poitéinseal éabhlóid ocsaigin ard, go ginearálta 1.75V (i gcoibhneas leis an leictreoid calomel), agus tá fórsa a laghdú láidir ar  an díghrádú do o rganic ábhair  (COD).

1.2 Ciseal bun an anóid dé-ocsaíde Luaidhe 

Is iad na hábhair a úsáidtear mar bhunchiseal faoi láthair: miotail ghrúpa platanam agus a n-ocsaídí, ocsaíd antamóin stáin, sraitheanna bun ocsaíd ilchodach iridium tantalum, etc., is iad seo a leanas a n-airíonna: (1) miotal grúpa platanam agus a n-ocsaídí: an bunchiseal hmar sheoltacht leictreach mhaith, ar féidir leis feidhmíocht nascáil na sciath agus an tsubstráit a fheabhsú go mór. (2) Ocsaíd antamóin stáin: Tá an ciseal ocsaíd antamóin stáin a fhaightear trí mhodh dianscaoilte teirmeach dlúth agus aonfhoirmeach. Leis an bhforleagan seo, tá sé deacair don leictrilít dul isteach ar dhromchla an tíotáiniam, adamh ocsaigine nó 02-. Cuirtear bac freisin ar idirleathadh ian isteach sa mhaitrís tíotáiniam, agus ar an gcaoi sin foirmiú Ti02 a sheachaint. Ina theannta sin, is leathsheoltóir leathan N-cineál bandgap é Ti02. Tar éis dópáil a dhéanamh le Sb, chuir an leictreon breise sa laitíse Sn02 leictreon breise in áit an adaimh pentavalent Sn sa laitíse Sn02, rud a mhéadaigh go mór an tiúchan leictreon sa bhanda seolta. Mar sin féin, nuair a bheidh Sb an iomarca, méadófar céim neamhord na laitíse sn02, agus laghdófar seoltacht leictreach an sn02. Dá bhrí sin, tá baint ag ábhar an Sb le barrmhaitheas agus inferiority na bunfheidhmíochta. Is é éifeacht an chiseal bun seo freisin strus inmheánach na sciath a laghdú. (3) Ciseal bun ocsaíd ilchodach tíotáiniam-tantalum: Tá tréithe seoltachta maith, friotaíocht maith creimeadh, agus gníomhaíocht íseal leictriceimiceach sa chiseal bun seo. Fiú má nochtar an bunchiseal le linn an phróisis leictrealaithe, ní tharlaíonn aon imoibriú leictrealaíoch, mar sin níl aon fhadhb ann go n-éireoidh an ciseal plating as mar gheall air seo. (3) Ciseal bun ocsaíd ilchodach tíotáiniam-tantalum: Tá tréithe seoltachta maith, friotaíocht maith creimeadh, agus gníomhaíocht íseal leictriceimiceach sa chiseal bun seo. Fiú má nochtar an bunchiseal le linn an phróisis leictrealaithe, ní tharlaíonn aon imoibriú leictrealaíoch, mar sin níl aon fhadhb ann go n-éireoidh an ciseal plating as mar gheall air seo. (3) Ciseal bun ocsaíd ilchodach tíotáiniam-tantalum: Tá tréithe seoltachta maith, friotaíocht maith creimeadh, agus gníomhaíocht íseal leictriceimiceach sa chiseal bun seo. Fiú má nochtar an bunchiseal le linn an phróisis leictrealaithe, ní tharlaíonn aon imoibriú leictrealaíoch, mar sin níl aon fhadhb ann go n-éireoidh an ciseal plating as mar gheall air seo. 

1.3 Ciseal gníomhach dromchla  an anóid dé-ocsaíde luaidhe 

De ghnáth ullmhaítear an ciseal gníomhach dromchla PbO2 trí mhodh leictrithe. Tá dhá fhoirm criostail aige, α agus β, agus tá friotaíocht creimeadh maith agus seoltacht leictreach ag β-PbO2, agus úsáidtear é de ghnáth mar chiseal gníomhach dromchla leictreoid. Mar sin féin, tá fórsa ceangailteach láidir ag α-PbO2, agus tá a fad adamhach O-O idir “bunchiseal” agus β-PbO2, ar féidir leis gníomhú mar chomhleá maolánach, saobhadh leictreaphlátála a laghdú agus an cleamhnas idir an dromchla agus an bun a mhéadú. ciseal. Dá bhrí sin, sa phróiseas leictreaphlátála, is féidir α-cineál PbO2 a thaisceadh faoi dhálaí láidre alcaileach ar dtús, agus is féidir β-cineál PbO2 a thaisceadh faoi dhálaí aigéadacha chun saol seirbhíse an leictreoid a fheabhsú.

2. Réimsí feidhme leictreoid dé-ocsaíde bunaithe ar tíotáiniam

Faoi timpeallacht ar éabhlóid ocsaigin, dé-ocsaíd leictreoidí luaidhe atá  forbartha. Is comhdhúil neamh-stoichiometrach é PbO2 atá easnamhach in ocsaigin agus a bhfuil luaidhe iomarcach ann. Tá éagsúlacht foirmeacha criostail aige. Creimeadh (cobhsaíocht níos airde i H2S04 aigéad láidir nó HN03), ocsaigin ard overpotential, seoltacht leictreach maith, fórsa láidir ceangailteach, cumas ocsaídiúcháin láidir nuair electrolyzed i dtuaslagán uiscí, is féidir iompróidh  atá ann faoi láthair mór, etc, tá sé an-gealladh fúthu. Faoi láthair, úsáideadh go forleathan é i réimsí leictreaphlátála, bruithnithe, cóireála fuíolluisce, frith - chreimeadh catóide , srl., Nach féidir go leor ábhar leictreoid eile a chur ina ionad (mar shampla DSA, luaidhe, plating platanam tíotáiniam).  

Tá friotachas íseal ag leictreoidí dé-ocsaíde luaidhe, airíonna ceimiceacha cobhsaí, friotaíocht maith creimeadh, seoltacht leictreach maith, agus is féidir iad a úsáid le haghaidh sruthanna móra. Úsáidtear go forleathan iad in ullmhúchán leictrealaíoch substaintí orgánacha agus neamhorgánacha éagsúla, cóireáil séarachais agus próisis ullmhúcháin uisce ard-íonachta. Tá réimse an iarratais an-leathan.

2.1 Tionscal Ceimiceach Neamhorgánach

2.1.1 C hlorate , baineadh úsáid as leictreoid PbO2 i dtionscal clóiríd le fada an lá. Tá táirgeadh bróimáit agus iaidíd ag úsáid leictreoidí PbO2 réasúnta aibí, go háirithe iaidíd. Mar gheall ar struchtúr dromchla leictreoidí PbO2, i dteannta le frithghníomhartha leictriceimiceacha, tá ról catalaíoch aige freisin.

2.1.2 H2O2 leictrithe

De ghnáth úsáideann H2O2 a tháirgtear trí leictrealú Pt mar leictreoid. Rinne daoine áirithe staidéar ar úsáid MnO2, Fe3O4, graifít, srl. Mar ábhair anóide, ach níor éirigh leo, agus tá buntáistí eacnamaíocha maithe bainte amach ag PbO2 mar anóid. Toisc go bhfuil ró-acmhainneacht leictreoid PbO2 go hocsaigin beagán níos ísle ná Pt, rinne daoine taighde ar leictreoid PbO2 a chur in ionad leictreoid Pt. Le linn an Dara Cogadh Domhanda, ní raibh platanam ag an tSeapáin agus ba riachtanas míleata é H2O2, mar sin i 1944-1945, thuig sí tionsclú leictreoidí PbO2 saor ó shubstráit in ionad H2O2 bunaithe ar Pt.

2.2 Tionscal Ceimiceach Orgánach

Níl cur i bhfeidhm leictreoidí PbO2 i sintéis orgánach chomh aibí agus atá in iarratais ar shintéis neamhorgánach, agus tá go leor fós á iniúchadh.

2.2.1 Clóraform. 

Agus clóraform á ullmhú, úsáidtear an leictreoid PbO2 in ionad an leictreoid Pt daor. Tá an éifeacht oiriúnach. Na coinníollacha is oiriúnaí do leictrintéis clóraform: NaCl 300g / L, EtOH 25ml / L, PH 8 ~ 10, teocht 60 ~ 70 ℃; Is é dlús reatha an anóid 0.3 go 0.5A / m2, is í an éifeachtúlacht reatha 80% go 90%, is é voltas na cille 5V, is é an ráta tiontaithe 98% go 99%, agus is í an íonacht 99.5% go 99.9%. Agus bromoform á ullmhú, is é 92.5% an éifeachtúlacht reatha, is é 87% an platanam, agus is é an graifít 86%. Is é PbO2 an t-ábhar anóide is éifeachtaí i leictreosintéis iodoform. Is é 90% an éifeachtúlacht reatha, agus tá an caillteanas anóid neamhbhríoch.

2.2.2 Aigéad isobutyric

Go tionsclaíoch, déantar aigéad isobutyric as KMnO ₄  de isobutanol i meán alcaileach agus déantar é a ocsaídiú agus a cheartú chun 1t d’aigéad isobutyric a tháirgeadh. Chomh maith leis an bpríomhábhar amhábhar isobutanol, tá thart ar 3.2tKMnO4, 1.6tH2SO4 fós ag teastáil uaidh, tá costas ard ag ábhair chúnta mar 0.3tNa2CO3 agus táirgeann siad iarmhar dramhaíola beagnach 2tMnO2, a dhéanann truailliú ar an gcomhshaol. Laghdaíonn úsáid leictreoidí dé-ocsaíde luaidhe-bhunaithe chun ocsaídiú indíreach a dhéanamh ar isobutanol go haigéad isobutyric, truailliú comhshaoil.

2.2.3 Cóireáil séarachais

Úsáidtear leictreoidí PbO2 bunaithe ar tíotáiniam chun truailleáin orgánacha atá deacair le bith-dhíghrádaithe, truailleáin bhith-tocsaineacha agus fuíolluisce orgánach ardteochta a chóireáil. Léirigh díghrádú tuaslagán oráiste meitile 10 mg / L le leictreoid PbO2 bunaithe ar tíotáiniam go raibh an ráta bainte oráiste meitile beagnach 100% nuair a déileáladh leis ag dlús reatha 36 mA / cm ar feadh 12 nóiméad, agus h as gníomhaíocht leictrilíteacha níos airde. . Ag baint úsáide as leictreoid PbO2 nua chun fuíolluisce nitrobenzene a chóireáil, fuarthas amach go raibh ráta bainte COD níos airde ag an leictreoid PbO2 ná an gnáth-leictreoid graifíte. Tar éis 5 uair an chloig de leictrealú, bhí an ráta bainte COD suas le 65%. Tá an éifeachtúlacht ard leictrealaithe go príomha mar gheall ar acmhainneacht ard éabhlóid ocsaigine an leictreoid PbO2. Faoi pholarú anodic, tá seans maith go gcruthóidh dromchla an leictreoid PbO2 · OH, a imoibríonn le nítrobenzene a aistríonn go dromchla an leictreoid. Saintréithe ocsaídiúcháin leictrea-leictrealaíoch anóid Ti / PbO2 de thruailleáin orgánacha. Taispeánann na torthaí turgnamhacha go léiríonn an leictreoid gníomhaíocht mhaith leictrilíteacha maidir le díghrádú feanóil, agus go bhfuil ionchais mhaith ann maidir le cosaint an chomhshaoil. Léirigh an leictreoid PbO2 feidhmíocht mhaith catalaíoch maidir le díghrádú ainilín. Laistigh de 3 uair an chloig, d’fhéadfadh an ainilín ráta aistrithe níos airde a fháil. Ag an am céanna, léirigh an leictreoid PbO2 cobhsaíocht mhaith agus saol seirbhíse freisin. Cruthaíonn torthaí an taighde ar chóireáil fuíolluisce hiodrocsa-phróitéin le leictreoid PbO2 nach dtógann sé ach 3 ~ 6h de ghnáth chun é a dhíghrádú go hiomlán neamhorgánach nó CO2.

Miotal  ha s  airíonna meicniúla incomparable i gcomparáid le hábhair eile, a chuireann sé an rogha is mó tarraingteach do an tsubstráit  na  leictreoid dé-ocsaíd luaidhe. Mar sin féin, níl gach miotal oiriúnach do shubstráit leictreoid dé-ocsaíd luaidhe. Caithfidh sé a bheith  miotal i gcruth comhla a bhfuil airíonna aon-iompartha srutha aici, mar shampla Ti, Ta, Nb, Zr agus mar sin de. I measc na miotail thuas, tá an fhriotaíocht creimeadh agus an fhriotaíocht íseal ag Ta, agus is é an t-ábhar is fearr le húsáid mar shubstráit i dtéarmaí feidhmíochta. Mar sin féin, toisc go bhfuil cleamhnas ard ag Ta le hocsaigin, de ghnáth ní mór dó a bheith i dtimpeallacht anocsaineach, agus tá Ta Mi daor, mar sin ní úsáidtear go coitianta é i dtáirgeadh iarbhír. Tá Ti saor, tá dlús íseal, neart ard aige, agus tá ráta leathnaithe teirmeach aige atá gar do ráta dé-ocsaíd luaidhe. Dá bhrí sin, roghnaítear Ti go ginearálta mar shubstráit an leictreoid dé-ocsaíde luaidhe. De ghnáth glacann an tsubstráit tíotáiniam struchtúr mogalra. Tá sé seo toisc go bhfuil an mogalra Ti diana agus nasctha go daingean leis an gciseal leictreaphlátáilte.