Titanelektrod är en sorts elektrod som är baserad på titanmetall och slutligen bildar ett lager av elektrokatalytisk oxidbeläggning på titansubstratet genom sintring och oxidation. Den kallas även Dimensionally Stable Anode (DSA för kort) på grund av dess fysiska dimensionsstabilitet under användning.
Klassificering av titanelektroder
Beroende på beläggningens kemiska sammansättning och huvudsakliga elektrokemiska egenskaper kan titanelektroder grovt delas in i följande tre kategorier:
Ruteniumbelagd titanelektrod
Dessa elektroder har en låg överpotential för klorutveckling och en hög överpotential för syreutveckling och används huvudsakligen vid olika klorutvecklingstillfällen, såsom kloralkaliindustri, katodskydd, etc. Denna typ av elektrodbeläggning inkluderar den ursprungliga ruteniumtitanbeläggningen (Ru) Ti) och Ru Ir Ti, Ru Co Ti, Ru Co Sn Ti, Ru Sn Ti, Ru Si Ti, Ru Ti Zr, Ru Ti La, Ru Ti Ce och andra beläggningar utvecklade på denna basis.
Ej ruteniumbelagd titanelektrod
Ruthenium är en ädelmetall med höga priser och begränsade reserver i naturen. För att minska mängden Ru och till och med helt ersätta Ru utvecklades en icke-Ru-belagd titanelektrod. Dessa elektroder har i allmänhet hög syreutvecklingsöverpotential. Mer framgångsrika elektroder inkluderar tennantimonbelagda titanelektroder, Co3O4 spinellbelagda titanelektroder och palladiumoxidbelagda titanelektroder.
Iridiumbelagd titanelektrod
I vissa elektrolytiska processer, såsom elektrolytisk extraktion av icke-järnmetaller, elektroplätering och elektrokemisk reduktion för att producera organiska ämnen, är anodens designreaktion syreutvecklingsreaktionen. Därför hoppas man kunna utveckla ett anodmaterial med låg syreutvecklingsöverpotential. Iridiumbelagd titanelektrod utvecklades under denna bakgrund. Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti och andra beläggningar är exempel på sådana elektrodbeläggningar. Den Ir Ta-belagda titanelektroden är den mest framgångsrika syreutvecklingselektroden.
Förberedelsemetoderna för titanelektroder är följande:
Termisk nedbrytningsmetod
Den termiska sönderdelningsmetoden innefattar vanligtvis upplösning av metallsaltföreningar i ett organiskt lösningsmedel eller vattenlösning, beläggning av lösningen på titansubstrat, uppvärmning för att förflyktiga lösningsmedlet och sedan högtemperatursintring för att sönderdela och oxidera salterna för att erhålla oxidbeläggning. Beläggningsmetoderna inkluderar sprutning, rullbeläggning eller borstbeläggning. Sprayning och rullbeläggning är mycket mekaniserade och lämpliga för industriell produktion. Arbetsmiljön är god och beläggningen är relativt enhetlig, men slöseriet med beläggningsvätska är relativt stort. Borstbeläggning är generellt användbar för småskalig produktion. Denna metod kräver enkel utrustning och mindre förlust av beläggningslösning, men arbetsintensiteten är hög, arbetsmiljön är dålig och beläggningen är ofta inte enhetlig. Det är lätt att förbereda flerkomponentsoxidelektroder med utmärkt prestanda genom att kontrollera beläggningssammansättningen med den termiska nedbrytningsmetoden.
Sol-gel metod
Sol-gel-metoden är en ny metod för att framställa beläggningar baserad på principen om kolloidal kemi. Det kan förbereda ultrafinkorniga elektrodbeläggningar, vilket avsevärt kan öka den specifika ytarean på elektrodytan. Den allmänna processen för att framställa titanelektroder med denna metod är att dispergera metallorganiska föreningar (såsom metallalkoxider) eller oorganiska föreningar i lösningsmedlet, generera aktiv monomer genom hydrolysreaktion, polymerisera den aktiva monomeren för att generera sol, belägga solen på titansubstrat, torka solfilmen för att erhålla gelfilm och sintra sedan vid en viss temperatur för att erhålla beläggningen. Jämfört med den traditionella termiska nedbrytningsmetoden är elektrodbeläggningen som framställs med denna metod enhetlig, med finare korn och nästan inga sprickor, vilket har rönt stor uppmärksamhet de senaste åren.
Elektrodeposition
Belagd titanelektrod framställs genom elektroavsättning, vanligen med användning av en olöslig elektrod som anod, förbehandlad metalltitan som katod, elektrolys i en lösning som innehåller motsvarande metalljoner, metalljoner avsätts på metalltitankatod, torkas och sintras sedan vid hög temperatur för att skaffa belagd titanelektrod. Beläggningen som erhålls med denna metod är i allmänhet enhetlig och tät. Nackdelen med denna metod är att processen är komplex och det är inte lätt att göra enhetliga elektroder med stor yta.
Sputtermetod
Filmerna framställda genom förstoftning är kompakta och har stark vidhäftning till substratet. Denna metod kräver dock specialutrustning, beredningsprocessen är relativt komplex och avfallet av moderlut är relativt stort, vilket inte är lämpligt för storskalig industriell produktion.
