Titaniumelektrode is een soort elektrode die is gebaseerd op titaniummetaal en uiteindelijk door sinteren en oxidatie een laag elektrokatalytische oxidecoating op het titaniumsubstraat vormt. Het wordt ook wel Dimensionally Stable Anode (afgekort DSA) genoemd vanwege de fysieke dimensiestabiliteit tijdens gebruik.
Classificatie van titaniumelektroden
Volgens de chemische samenstelling en de belangrijkste elektrochemische eigenschappen van de coating kunnen titaniumelektroden grofweg worden onderverdeeld in de volgende drie categorieën:
Ruthenium-gecoate titanium elektrode
Deze elektroden hebben een laag overpotentieel van chloorontwikkeling en een hoog overpotentieel van zuurstofontwikkeling en worden voornamelijk gebruikt bij verschillende gelegenheden voor chloorevolutie, zoals de chlooralkali-industrie, kathodische bescherming, enz. Dit type elektrodecoating omvat de originele rutheniumtitaniumcoating (Ru Ti) en de 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 en andere coatings ontwikkeld op deze basis.
Niet-ruthenium gecoate titanium elektrode
Ruthenium is een edelmetaal met hoge prijzen en beperkte reserves in de natuur. Om de hoeveelheid Ru te verminderen en Ru zelfs volledig te vervangen, werd een niet-Ru gecoate titaniumelektrode ontwikkeld. Deze elektroden hebben over het algemeen een hoog overpotentieel voor zuurstofontwikkeling. Meer succesvolle elektroden zijn onder meer met tin-antimoon gecoate titaniumelektroden, Co3O4-spinel-gecoate titaniumelektroden en met palladiumoxide gecoate titaniumelektroden.
Iridium-gecoate titanium elektrode
Bij sommige elektrolytische processen, zoals de elektrolytische extractie van non-ferrometalen, de galvano-industrie en elektrochemische reductie om organische stoffen te produceren, is de ontwerpreactie van de anode de zuurstofevolutiereactie. Daarom wordt gehoopt een anodemateriaal te ontwikkelen met een overpotentieel van lage zuurstofontwikkeling. Onder deze achtergrond is een met iridium beklede titaniumelektrode ontwikkeld. Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti en andere coatings zijn voorbeelden van dergelijke elektrodecoatings. De met Ir Ta beklede titaniumelektrode is de meest succesvolle zuurstofevolutie-elektrode.
De bereidingsmethoden van titaniumelektroden zijn als volgt:
Thermische ontledingsmethode
De thermische ontledingsmethode omvat meestal het oplossen van metaalzoutverbindingen in een organisch oplosmiddel of waterige oplossing, het coaten van de oplossing op een titaniumsubstraat, verhitten om het oplosmiddel te vervluchtigen en vervolgens sinteren bij hoge temperatuur om de zouten te ontleden en te oxideren om een oxidecoating te verkrijgen. De coatingmethoden omvatten spuiten, rollercoaten of kwastcoaten. Spuiten en rolcoaten zijn sterk gemechaniseerd en geschikt voor industriële productie. De arbeidsomgeving is goed en de coating is relatief uniform, maar de verspilling van coatingvloeistof is relatief groot. Kwastcoating is over het algemeen toepasbaar bij kleinschalige productie. Deze methode vereist eenvoudige apparatuur en minder verlies van coatingoplossing, maar de arbeidsintensiteit is hoog, de arbeidsomgeving is slecht en de coating is vaak niet uniform. Het is eenvoudig om meercomponentenoxide-elektroden met uitstekende prestaties te maken door de coatingformulering te regelen met de thermische ontledingsmethode.
Sol-gel-methode
De sol-gel-methode is een nieuwe methode om coatings te bereiden op basis van het principe van colloïdale chemie. Het kan elektrodecoatings met ultrafijne korrels maken, wat het specifieke oppervlak van het elektrodeoppervlak aanzienlijk kan vergroten. Het algemene proces van het bereiden van titaniumelektroden met deze methode is het dispergeren van metaal-organische verbindingen (zoals metaalalkoxiden) of anorganische verbindingen in het oplosmiddel, het genereren van actief monomeer door hydrolysereactie, het polymeriseren van het actieve monomeer om sol te genereren, het coaten van de sol op de titaniumsubstraat, droog de solfilm om gelfilm te verkrijgen en sinter dan bij een bepaalde temperatuur om de coating te verkrijgen. Vergeleken met de traditionele thermische ontledingsmethode is de elektrodecoating die met deze methode wordt bereid, uniform, met fijnere korrels en bijna geen scheuren, wat de laatste jaren veel aandacht heeft getrokken.
Elektrodepositie
Gecoate titaniumelektrode wordt bereid door elektrodepositie, meestal met behulp van een onoplosbare elektrode als anode, voorbehandeld metaaltitanium als kathode, elektrolyse in een oplossing die overeenkomstige metaalionen bevat, metaalionen worden afgezet op metaaltitaniumkathode, gedroogd en vervolgens gesinterd bij hoge temperatuur tot verkrijg gecoate titanium elektrode. De door deze werkwijze verkregen bekleding is in het algemeen uniform en dicht. Het nadeel van deze methode is dat het proces complex is en dat het niet eenvoudig is om uniforme elektroden met een groot oppervlak te maken.
Sputter methode
De door sputteren vervaardigde films zijn compact en hebben een sterke hechting aan het substraat. Deze methode vereist echter speciale apparatuur, het bereidingsproces is relatief complex en de verspilling van moederloog is relatief groot, wat niet geschikt is voor grootschalige industriële productie.
