Provodljivost titanijumske anode i uvod u katalitički mehanizam

1. Konduktivni mehanizam metal-oksidne elektrode

Električna provodljivost je najosnovnija karakteristika koju elektroda treba da ima. Prema atomskoj strukturi koju je opisao Goodenough, Ti⁴⁺i O^2-orbitale elektrona sloja su hibridizirane da formiraju δ veze i π veze. Valentni elektroni su dovoljni da popune niskoenergetske pojaseve δ i π, dok pojas visoke energije ostaje prazan. Prema teoriji strukture materijala, takvu molekularnu strukturu nije lako provesti elektricitet. Da bi Ti02 bio provodljiv. U Ti02 je potrebno ugraditi elemente sa jednim ili više valentnih elektrona, ti elektroni mogu zauzeti provodni pojas ili postati nosilac lotosa.

ru{0}}₂je oksid prelaznog metala sa strukturom rutila. Vanjska elektronska konfiguracija Ru je 4d⁷5s¹. Nakon što se četiri elektrona daju na dva atoma kiseonika, atomi kiseonika dovršavaju 8-elektronski sloj, a preostala su 4 slobodna elektrona koja učestvuju u komunalizaciji. Doping Ru u TiO₂, čvrsti rastvor premaza se može izraziti kao: Ru_δTi_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

U formuli, δ predstavlja broj atoma Ti zamijenjenih sa Ru, a n je broj atoma Ti u Ti0₂. Pored cijelog benda u Ru0₂-T0₂čvrsti rastvor, postoji energetski pojas koji sadrži elektrone (npr_4δ). U poređenju sa elektronima u punom pojasu, elektroni u ovom energetskom pojasu su manje vezani i mogu biti pobuđeni u provodnom pojasu sa samo {{0}}}.2ev energijom, tako da je zabranjena širina pojasa Ti0₂je ekvivalentan izolatoru. 3.05ev sužen na 0.2ev, dostižući strukturu energetskog pojasa poluprovodnika. Pored toga, Ru0₂je metalni oksid s nedostatkom kisika, koji povećava broj slobodnih elektrona. Osim toga, u različitim procesima sistema oksidnog premaza, dio atoma kisika zamjenjuje se atomima hlora, što povećava broj nepodijeljenih elektrona. Stoga, TiO₂je ugrađen sa Ru0₂ili Ru0₂je ugrađen sa TiO₂, a ova mješavina čini elektrodu provodljivom.

Dopiranje 1% mola Ta i Nb u TiO₂(oba su samo jedan elektron više od Ti), čija je provodljivost povećana za 4160 puta i 5500 puta, respektivno. U Ru0₂-T0₂n-tipa poluprovodnika, donor rutenijum ima 4 slobodna elektrona, što je više od broja slobodnih elektrona koje Ta i Nb mogu da obezbede, tako da je provodljivost ovog čvrstog rastvora veoma dobra.

2. Katalitički mehanizam metal-oksidne elektrode

ru{0}}₂, Ir0₂, PbO, itd. pripremljeni termičkom dekompozicijom su spojevi nestehiometrijske defektne strukture. Uzimajući termičku razgradnju RuCl₃na 300 stepeni -500 stepeni kao primjer, RuO_xCl_yH_zse dobija. Pošto se defekti kiseonika stvaraju u kristalnoj rešetki, Ru³⁺treba biti prisutan. Kada se na elektrodu dovede pozitivan napon, prvo Ru³⁺je uzbuđen da prenosi elektrone na titanijumsku matricu, stvarajući Ru⁴⁺sa jačim pozitivnim centrom naboja. Izraz se može napisati kao:

Ru³⁺→ Ru⁴⁺ + e^- (1.14)

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

U ovom trenutku, Ru⁴⁺je aktivni centar na površini poluvodičkog katalizatora i pozitivno je nabijena rupa koja može prihvatiti elektrone. Pod elektrostatičkim djelovanjem, Ru⁴⁺privući će Cl^-na granici oksid/otopina, uzrokujući Cl^-da se na njemu isprazne, a elektroni se transportuju do titanijumske matrice kroz Ru⁴⁺, formula reakcije je:

Ru⁴⁺+ Cl^-→ Ru⁴⁺Cl_oglasi+ e^- (1.16)

U ovom trenutku, Ru⁴⁺Cl_oglasikombinuje sa Cl^-na interfejsu za proizvodnju Cl₂, i Ru⁴⁺dobija elektrone i pretvara se u Ru³⁺. Reakciona formula je:

Ru⁴⁺Cl_oglasi+ Cl^- → Ru³⁺+C1₂ (1.17)

Zbog Ru⁴⁺, Ru³⁺su konvertovani iz 4d⁴do 4d⁵, i formiranje C1₂takođe smanjuje energiju sistema, reakcija se lako odvija, pa je formula (1.14) korak kontrole brzine.

Prema katalitičkom mehanizmu Ru02, istraživači vjeruju da PdO proizveden termičkom razgradnjom PdCl₂je nestehiometrijski spoj s nedostatkom kisika, a postoji i Pd⁺u kristalnoj rešetki, a mehanizam evolucije hlora na njoj je sličan onom kod Ru³⁺, sumirajući oksid plemenitog metala na bazi titana. Katalitički mehanizam elektrode je:

Mn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

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

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

Popularni tagovi: provodljivost titanijumske anode i uvođenje katalitičkog mehanizma, Kina, proizvođači, dobavljači, tvornica, prilagođeni, veleprodaja, niska cijena, na lageru