Проводљивост титанијумске аноде и увод у каталитички механизам

1. Проводни механизам метал-оксидне електроде

Електрична проводљивост је најосновнија карактеристика коју електрода треба да има. Према атомској структури коју је описао Гооденоугх, Ти⁴⁺и О^2-орбитале електрона слоја су хибридизоване тако да формирају δ везе и π везе. Валентни електрони су довољни да попуне нискоенергетске траке δ и π, док опсег високе енергије остаје празан. Према теорији структуре материјала, такву молекуларну структуру није лако провести електрицитет. Да би Ти02 био проводљив. У Ти02 је неопходно уградити елементе са једним или више валентних електрона, ови електрони могу заузети проводни појас или постати носилац лотоса.

ру0₂је оксид прелазног метала са структуром рутила. Спољашња електронска конфигурација Ру је 4д⁷5s¹. Након што се четири електрона дају на два атома кисеоника, атоми кисеоника довршавају 8-електронски слој, а преостала су 4 слободна електрона који учествују у комунализацији. Допинг Ру у ТиО₂, чврсти раствор превлаке може се изразити као: Ру_δТи_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

У формули, δ представља број атома Ти замењених са Ру, а н је број атома Ти у Ти0₂. Поред целог бенда у Ру0₂-Ти0₂чврстом раствору, постоји енергетски појас који садржи електроне (нпр_4δ). У поређењу са електронима у пуном опсегу, електрони у овом енергетском појасу су мање везани и могу бити побуђени у проводном појасу са само {{0}}.2ев енергијом, тако да је забрањена ширина опсега Ти0₂је еквивалентан изолатору. 3.05ев се сузила на 0.2ев, достижући структуру енергетског појаса полупроводника. Поред тога, Ру0₂је метални оксид са недостатком кисеоника, који повећава број слободних електрона. Поред тога, у различитим процесима система оксидног премаза, део атома кисеоника се замењује атомима хлора, што повећава број неподељених електрона. Стога, ТиО₂је уграђен са Ру0₂или Ру0₂је уграђен са ТиО₂, а ова мешавина чини електроду проводљивом.

Допирање 1% мола Та и Нб у ТиО₂(оба су само један електрон више од Ти), чија је проводљивост повећана за 4160 пута и 5500 пута, респективно. У Ру0₂-Ти0₂полупроводник н-типа, донор рутенијум има 4 слободна електрона, што је више од броја слободних електрона које Та и Нб могу да обезбеде, тако да је проводљивост овог чврстог раствора веома добра.

2. Каталитички механизам метал-оксидне електроде

ру0₂, Ир0₂, ПбО, итд. добијени термичким разлагањем су једињења нестехиометријске дефектне структуре. Узимајући термичко разлагање РуЦл₃на 300 степени -500 степени као пример, РуО_xЦл_yH_zсе добија. Пошто се дефекти кисеоника генеришу у кристалној решетки, Ру³⁺треба да буде присутан. Када се на електроду примени позитиван напон, прво Ру³⁺је узбуђен да преноси електроне на титанијумску матрицу, стварајући Ру⁴⁺са јачим центром позитивног наелектрисања. Израз се може написати као:

Ру³⁺→ Ру⁴⁺ + e^- (1.14)

Ру⁴⁺+ Цл^- → Ру₄+Цл_огласи+ e^- (1.15)

У овом тренутку, Ру⁴⁺је активни центар на површини полупроводничког катализатора и позитивно је наелектрисана рупа која може да прими електроне. Под електростатичким дејством, Ру⁴⁺привући ће Цл^-на интерфејсу оксид/раствор, изазивајући Цл^-да се на њему испразни, а Електрони се транспортују до титанијумске матрице преко Ру⁴⁺, формула реакције је:

Ру⁴⁺+ Цл^-→ Ру⁴⁺Цл_огласи+ e^- (1.16)

У овом тренутку, Ру⁴⁺Цл_огласикомбинује са Цл^-на интерфејсу за производњу Цл₂, и Ру⁴⁺добија електроне и претвара у Ру³⁺. Реакциона формула је:

Ру⁴⁺Цл_огласи+ Цл^- → Ру³⁺+C1₂ (1.17)

Због Ру⁴⁺, Ру³⁺се претварају из 4д⁴до 4д⁵, и формирање Ц1₂такође смањује енергију система, реакција се лако одвија, па је формула (1.14) корак контроле брзине.

Према каталитичком механизму Ру02, истраживачи верују да је ПдО произведен термичким разлагањем ПдЦл₂је нестехиометријско једињење са недостатком кисеоника, а постоји и Пд⁺у кристалној решетки, а механизам еволуције хлора на њему је сличан оном код Ру³⁺, сумирајући оксид племенитог метала на бази титанијума. Каталитички механизам електроде је:

Мн⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺+ Цл^- → М(н+1)+Оплата + е^- (1.19)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺Цл_огласи+ Цл^- → Мн⁺+ Цл₂ (1.20)

Popularne oznake: проводљивост титанијумске аноде и увођење каталитичког механизма, Кина, произвођачи, добављачи, фабрика, прилагођени, велепродаја, ниска цена, на лагеру