Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2023-08-07 Herkunft:Powered
Im Bereich der Elektrochemie wird Platin aufgrund seiner hervorragenden Leistung häufig als Anodenmaterial verwendet, insbesondere im Prozess der elektrochemischen Sauerstoffentwicklung in sauren Medien. Die Oxidationsbeständigkeit und die elektrokatalytische Eigenschaften von Platin sind durch andere Materialien unübertroffen. Infolgedessen wird Platin als Anodenmaterial in wichtigen elektrochemischen Produktionsbereichen wie Wasserstoffperoxid und Ammonium -Persulfat verwendet. Platinressourcen sind jedoch knapp und teuer. Um die Kosten zu senken und gleichzeitig die hervorragenden Eigenschaften von Platin -Anoden beizubehalten, wurde die Forschung durchgeführt, um reine Platinprodukte durch zu ersetzen Plattierte Platinmaterialien, was gute Ergebnisse erzielt hat. Durch die Forschung wurde festgestellt, dass Titan, Tantal und Niob geeignete Substratmaterialien sind. Diese drei Metalle haben nicht nur eine starke Korrosionsbeständigkeit, sondern sind auch Ventilmetalle. Ventilmetalle haben die Eigenschaft des Einwegstromflusses. Unter bestimmten Potentialen können diese Metalle einen Oxidfilm auf ihrer Oberfläche bilden. Durch die Kombination von Platin mit diesen Substraten, auch wenn das Substrat Poren hat, tritt Korrosion an den Porenorten nicht auf, da automatisch ein Oxidfilm gebildet wird.
Der Prozessfluss für Platinelektroplationen auf Titan -Substraten ist wie folgt:
Vorbehandlung von Titan -Substraten - Elektroklean - Wasserspülung - Aktivierung - destilliertes Wasserspülung - Elektrobrush -Platin -Plattierung - destilliertes Wasserspülung - Trocknen.
Vorbehandlung von Titan-Substraten:
Derzeit gibt es eine Vielzahl von Platin -Plattierungslösungen, und an vielen Substraten kann Platinumbeschichtung durchgeführt werden. Die Platinbeschichtung auf Titan -Substraten ist jedoch schwieriger. Dies liegt daran, dass Titan ein Metall ist, das leicht passiviert, und der passive Film auf der Oberfläche verhindert eine enge Bindung zwischen der Beschichtung und dem Substrat. Daher ist eine Vorbehandlung erforderlich, um den passiven Film zu entfernen und einen aktiven Film -Hydrid -Titanfilm auf der Titanoberfläche zu erzeugen. Der Hydrid -Titanfilm bildet eine bestimmte metallische Bindung zwischen dem Titan -Substrat, dem Hydrid -Titan und der Beschichtung, wodurch eine gute Bindung zwischen dem Titan -Substrat und der Beschichtung gewährleistet ist.
Radierungsprozess:
Der Zweck des Ätzens besteht darin, den passiven Film auf der Titanoberfläche zu entfernen. Es wird im Allgemeinen in einem Salpetersäure -Hydrofluorsäuresystem mit hoher Konzentration durchgeführt. Die Temperatur liegt bei Raumtemperatur und die Ätzzeit beträgt 5 Minuten bis 10 Minuten. Das Verhältnis der Ätzlösung beträgt: HF (40%) 50 ml/l zu 70 ml/l; HNO (65%) 50 ml/l bis 100 ml/l; HQ (30%) 100 ml/l bis 200 ml/l.
Aktivierungsprozess:
Der Zweck der Aktivierung ist es, einen aktiven Film auf der Titanoberfläche zu erzeugen. Der auf der Titanoberfläche erhaltene aktivierte Film ist Hydrid Titanium (TIH2), der grau-schwarz erscheint. Die Energienbanden bilden sich aufgrund des Titan-Substrats, des Hydrid-Titaniums und der plattierten Metallüberlappung aufgrund ihrer engen Energieniveaus, bildeten quasi-metallische Bindungen und führten zu einer gut gebundenen Beschichtung. Erst nach der Aktivierungsbehandlung kann das Titan -Substrat in die Plattierungslösung zum Platinelektroplieren platziert werden.
Wässrige Lösung Elektroplatte
Die wässrige Lösungselektroplierung von Platin ist derzeit die am weitesten verbreitete Methode für Platinverbund. Die Lösungen können in zwei Haupttypen eingeteilt werden: sauer und alkalisch. Zu den alkalischen Platin -Plattierungslösungen gehören Platin -Tetraammine -Dinitrit -Lösungen (P -Salz) und starke alkalische Lösungen mit Kaliumhexahydroxyplatinat als Hauptsalz. Saure Platin-Plattierungslösungen umfassen Lösungen auf Aminosulfonsäurerbasis und DN-Lösungen auf Sulfatbasis.
Die Betriebsbedingungen für die Plattierungslösung auf Aminosulfonsäurebasis sind eine Platin-Konzentration von 10 bis 20 g/l, die Stromdichte von 100-500 A/NF, Aminosulfonsäure-Konzentration von 50-100 g/l, pH
DN -Lösungen sind eine Art neuer saurer Beschichtungslösung. Diese Platinsalzlösungen können auf verschiedenen Substraten dicke und helle Beschichtungen erzeugen. Die Betriebsbedingungen für DN-Lösungen sind HPT (NO2) 2SO (berechnet als Platin) Konzentration von 5 bis 20 g/l, Stromdichte von 50-300 A/M2, pH <2 (durch Schwefelsäure kontrolliert) und Temperatur von 30 -70 ° C. DN -Lösungen können helle und relativ dicke Beschichtungen liefern, bei niedrigeren Temperaturen arbeiten, während des Elektroplattenprozesses keine Gase freisetzen und keine Risiken von Löcher und Hohlräumen in den Beschichtungen darstellen. Es ist wichtig, die Bewegung während des Elektroplattenprozesses aufrechtzuerhalten. Die derzeitige Effizienz von DN -Lösungen ist jedoch gering, und die Zubereitung des Primärsalzes, Platin -Dinitrosulfat (DNS), ist im Vergleich zum P -Salz komplexer. Die Vielfalt der wässrigen Lösungsbeschichtung für Platin basiert hauptsächlich auf diesen Typen. Wenn neue Durchbrüche gewünscht werden, sollte sich die Forschung auf neue Platinverbindungen, geeignete Zusatzstoffe und ein tieferes Verständnis des Dissoziationsmechanismus von Platinverbindungen zur Erfindung neuer Plattierlösungen konzentrieren. Darüber hinaus sollten die Forschung zu Elektroplattenprozessen und Substratvorbehandlung gestärkt werden.
Geschmolzenes Salzelektroplieren:
In den 1930er Jahren entstanden geschmolzene Salzbeschichtung von Platin. In einem geschmolzenen Cyanidbad kann der Passivierungsfilm auf schwer zu schleppenden Metalloberflächen gelöst werden, und da es keine Sauerstoffkomponente im Elektrolyten gibt, ist die Bindung zwischen dem Substrat und der Beschichtung stärker. Die Beschichtung ist duktil, stressfrei und kann auf einer Vielzahl von Substraten plattiert werden. Das Herstellungsverfahren für den geschmolzenen Salzelektrolyten besteht darin, zuerst eine Mischung aus 53% Natriumcyanid und 47% Kaliumcyanid in einem Keramik-Tiegel vorzubrennen. Wenn die Temperatur 50 ° C über dem Schmelzpunkt (-550 ° C) überschreitet, werden zwei Platinelektroden in das geschmolzene Gemisch eingeführt und ein elektrischer Strom aufgetragen. Sobald die Platin -Ionenkonzentration ungefähr 0,3%erreicht, kann die Elektroplatte beginnen. Die kathodische Stromdichte beträgt 30-300 A/M2 und die aktuelle Effizienz liegt zwischen 65% und 98%. Der geschmolzene Salzelektrolyt sollte mit Argongas außer während des Beplattings geschützt werden. Da der anodische Stromwirkungsgrad im Allgemeinen höher ist als der kathodische Stromeffizienz während des Elektroplattens, ist eine periodische Zugabe von Cyanidsalz erforderlich, um die Stabilität der Elektrolytzusammensetzung aufrechtzuerhalten. Obwohl es erfolgreich ist, dicke, helle und stressfreie Platinbeschichtungen zu plattieren, ist geschmolzene Salzbeschichtung ein komplexer Prozess, der unter ungünstigen Arbeitsbedingungen durchgeführt wird und höhere Kosten verursacht, was es für eine groß angelegte Platte schwierig macht.
Pinselbeschichtung:
Der Prototyp der Bürstenbeschichtung trat 1899 in Europa als Reparaturverfahren außerhalb der Tank auf, um lokalisierte Defekte zu beheben, die in der Tankbeschichtung beobachtet wurden. Bei dieser Methode wird eine Anode mit Baumwollverpackung in die Plattierungslösung eingetaucht und durch Auftragen von Strom auf den Stoff wird sie auf dem defekten Bereich hin und her gestrichen, was zur Ablagerung einer Metallschicht führt, wodurch die Mängel in den Reparaturen repariert werden Tankverteidiger. Zunächst hatte diese Pinselbeschichtungsmethode eine langsame Abscheidungsrate, eine niedrige Haftung und dünne Beschichtungen. Nach fast einem halben Jahrhundert Forschung und Entwicklung wurden spezielle Plattierstifte und Bürstenbeschichtungsquellen mit Amperestunden-Zähler zusammen mit hochkonzentrierten Pinselbeschichtlösungen entwickelt. Die Bürstenbeschichtung ist jetzt zu einer weit verbreiteten unabhängigen elektrochemischen Abscheidungsmethode geworden.
Die Hauptvorteile der Bürstenbeschichtung sind wie folgt:
(1) Die Plattierungslösung hat eine hohe Metallionenkonzentration, was zu einer schnellen Abscheidungsrate von etwa 1 bis 15-mal höher ist als eine typische Tankbeschichtung.
(2) Die bürstenbezogenen Beschichtungen haben minimale Porosität, hohe Härte und gute Bindungseigenschaften. Die Beschichtungsdicke ist kontrollierbar und die Bearbeitung nach der Planung ist im Allgemeinen unnötig.
(3) Die Ausrüstung ist einfach, der Betrieb ist relativ einfach und kann zur Reparatur abgenutzter oder übergroßer bearbeiteter Teile vor Ort verwendet werden. Es wird jedoch weniger häufig für dekorative Beschichtungen verwendet.
Anwendung von Platinverbundanode im kathodischen Schutz
Platin -Verbundanoden sind ideale Anodenmaterialien für den kathodischen Schutz in Meerwasser, Süßwasser und Boden. Ihre Bewerbung in China hat eine Geschichte von nur über zehn Jahren, die deutlich hinter dem Ausland zurückbleibt. In den letzten Jahren hat die kathodische Schutzbranche in China mit wachsenden Anwendungen eine erhebliche Entwicklung verzeichnet. Derzeit werden Platinum -Verbundanoden in Schiffs- und Hafenentwicklung, Meerwasserkühlsystemen und Kondensatorsystemen in Küstenkraftwerken, Untergrund- und Unterwasserpipelines, Kabeln und Ölfeldproduktionsanlagen verwendet.
Anwendungen
Platin -Verbundanoden werden im Allgemeinen für den Einsatz in Meerwasser mit einer Verbrauchsrate von Platin von 6 mg/(· · Jahr) empfohlen. Bei Verwendung im Boden steigt die Verbrauchsrate von Platin und erreicht maximal 175-200 mg/(ein · Jahr). Dies liegt daran, dass im Boden die Platin -Verbundanodenoberfläche eine Sauerstoffentwicklung oder eine Chlorentwicklung durchläuft, und die durch Sauerstoffentwicklung verursachte starke Säuregesumgebung beschleunigt die Auflösung von Platin. Bei der Verwendung von Platinverbundanoden im Boden muss kohlenstoffhaltiges Hinterfüllmaterial verwendet werden, und es ist ein enger Kontakt erforderlich, um direkte elektrochemische Reaktionen auf der Platinanodenoberfläche zu reduzieren. Aufgrund der hohen Kosten für Platinanoden und der hohen Verbrauchsrate im Boden sowie der zunehmenden Bodenresistenz bei längerer Verwendung werden Platinanoden nicht so weit verbreitet wie hoch-silicongussguss- und Graphitanoden.
Platin -Verbundanoden werden auch häufig als unlösliche Anoden bei der Elektrierung von Metallen verwendet. Bleibasierte Anoden werden üblicherweise bei der Elektrokörperposition von Metallen verwendet, löst sich während der Elektrolyse jedoch in kleinen Mengen auf und weisen die Nachteile mit hohem spezifischem Gewicht und geringer mechanischer Festigkeit auf, die Schwierigkeiten beim strukturellen Design darstellen. Im Gegensatz dazu weisen Platin -Verbundelektroden eine hervorragende Leistung bei der Elektrierung von Chrom und Gold auf. Sie haben viel niedrigere Korrosionsraten im Vergleich zu Anoden auf Blei- und Blei-Tin-Legierung im Chrom-Plattierungsbad. Bei der Verwendung in Goldbefehlbädern können Platin -Verbundelektroden reine Gold- oder Platin -Anoden ersetzen, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Zusätzlich wurden sie häufig zur Verbreitung von Stahlplatten eingesetzt.
Platin -Verbundelektroden werden auch in der elektrolytischen Produktion von ionisiertem Wasser aufgetragen. Ionisiertes Wasser wird in Japan ausgiebig erforscht und hat in China zunehmend Beachtung erlangt. Für Desinfektion und Sterilisation wird saures ionisiertes Wasser verwendet, während alkalisches ionisiertes Wasser als Trinkwasser verwendet wird. Die Verwendung von Platinverbundelektroden als Kathoden oder Anoden in ionisierten Wassermaschinen ermöglicht häufig Änderungen der Elektrodenpolarität, wodurch die Lebensdauer der Elektroden und Entfernen von Kontaminanten auf der Elektrodenoberfläche die Qualität des ionisierten Wassers sichergestellt wird. Im Vergleich zu anderen Elektroden wie Metalloxidbeschichtelektroden auf Stahl- und Titanbasis weisen Platin-Verbundelektroden größere pH-Variationen auf, wobei die Werte 4,32 für saures Wasser und 9,92 für alkalisches Wasser erreichen.
Anwendung in photoelektrochemischen Materialien
Platin-plattierte Titanelektroden wurden aufgrund ihrer größeren Oberfläche und der überlegenen elektrokatalytischen Aktivität im Vergleich zu polykristallinen Platin weit verbreitet. Die Reduzierung der Korngröße von Platin, um die elektrokatalytische Aktivität weiter zu verbessern, ist ein Forschungs -Hotspot. Titandioxid (TiO2) zeigt photokatalytische und thermosensitive Eigenschaften und hat daher erhebliche Aufmerksamkeit erregt. Unter photoelektrochemischen Katalysatoren ist N-TiO2 aufgrund seiner hervorragenden Lichtkorrosionsbeständigkeit und hohen Stabilität am weitesten untersucht. Die Ablagerung von Edelmetallen auf der TiO2 -Oberfläche kann die Struktur des elektronischen Energieniveaus verändern und die Oberflächeneigenschaften verbessern, wodurch die photokatalytische Leistung verbessert wird. Wenn ein Edelmetall auf der TiO2 -Oberfläche abgelagert wird, übertragen die Elektronen vom Halbleiter auf das Edelmetall, bis ihre Fermi -Energieniveaus übereinstimmen, wodurch eine Raumladungsschicht und eine Schottky -Barriere an der Grenzfläche erzeugt werden. Die Schottky -Barriere wirkt effizient als Elektronenfalle, wodurch die Rekombination von fotogenerierten Trägern und die Verbesserung der Effizienz der Trägertrennung verhindert wird.
Andere Anwendungen
Platin -Verbundelektroden werden auch häufig in elektrolytischen chemischen Präparaten von Peroxiden, Perchloraten und Hypochloriten verwendet. Darüber hinaus werden sie üblicherweise in Branchen wie Meerwasserentsalzung und organischer Elektrolytsynthese eingesetzt.
