En los últimos años, el crecimiento económico ha promovido el desarrollo vigoroso de la medicina, los pesticidas, la producción química y otros campos. Al mismo tiempo, la salida y los tipos de compuestos orgánicos han mostrado un crecimiento explosivo. Debido a que las características de la materia orgánica son difíciles de degradar, fáciles de bioacumularse y altamente biotóxico, descargar en los cuerpos de agua contaminarán el medio ambiente y amenazará la salud humana. El método de oxidación electrocatalítica tiene las ventajas de alta eficiencia y no contaminación secundaria en la degradación de los contaminantes orgánicos en las aguas residuales industriales, lo que ha llevado a más académicos a dedicarse a la investigación del uso de la tecnología de oxidación electrocatalítica para tratar las aguas residuales de contaminantes orgánicos.
DSA (dimens-naoystableanode) es un ánodo de recubrimiento hecho al recubrir algunos óxidos metálicos con actividad electrocatalítica en la superficie de un sustrato de titanio. Tiene las ventajas del tamaño del ánodo estable, buena actividad electrocatalítica, bajo voltaje de trabajo y larga vida útil. Se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de aguas residuales contaminantes orgánicas). RUO2 tiene una excelente actividad de evolución de oxígeno y actividad electrocatalítica, y a menudo se selecciona como el principal componente catalítico del recubrimiento de DSA. Sin embargo, el ánodo de recubrimiento binario TI-RU todavía tiene problemas en la aplicación, como el alto precio de los metales preciosos, lo que resulta en costos de preparación de electrodos excesivamente altos; RUO2 en sí tiene poca estabilidad, y el titanio del sustrato se oxida fácilmente, lo que debilita la adhesión del recubrimiento y hace que se caiga, lo que resulta en la inactivación del electrodo). Estos defectos hacen que el ánodo de titanio recubierto de Ti-Ru no pueda satisfacer las necesidades del tratamiento de aguas residuales contaminantes orgánicas. Doping IR, Mn, Sn, Ta, Pb, Zr y otros componentes inertes en el recubrimiento de rutenio para preparar un recubrimiento de óxido compuesto múltiple componente puede mejorar la estabilidad del óxido activo, reducir la cantidad de metales preciosos, ahorrar el costo de la preparación de electrodos y mejorar la eficiencia catalítica de los electrodos, lo que hace que sea más adecuado para el trato a la hierba orgánica. Este artículo revisa la investigación y el progreso de la aplicación del ánodo de titanio recubierto de rutenio de múltiples componentes en el campo del tratamiento de aguas residuales de contaminantes orgánicos en los últimos años.
1.Anodo de titanio con sede en rutenio
El ánodo de titanio basado en rutenio se realiza cubriendo una capa activa de óxido de rutenio en la superficie de un sustrato de titanio. Sus métodos de preparación incluyen: descomposición térmica, electrodeposición, pulverización de magnetrón, sol-gel, etc. Ruo2 tiene un bajo sobrepotencial para la evolución de cloro y oxígeno, que conduce a la aparición de reacciones catalíticas de cloro y oxígeno. Sin embargo, el ánodo de recubrimiento de óxido binario Ti-Ru tiene las desventajas del alto costo de preparación, la vida corta y la actividad catalítica insatisfactoria cuando se usa para la degradación catalítica de sustancias difíciles de degradar. Por lo tanto, es necesario agregar un tercio o incluso un cuarto componente al recubrimiento para mejorar el rendimiento del electrodo y hacer que sea adecuado para tratar las aguas residuales contaminantes orgánicas.
1.1 Anodo de titanio con sede en rutenio Ternary
Los ánodos de titanio con sede en Rutenio Ternary Actualmente incluyen Ru-IR, Ru-MN, Ru-Sn, Ru-Ta, Ru-Pb, Ru-Zr, etc.
1.1.1 Ru-Ir et al. preparó electrodos de recubrimiento de óxido binario (Ti-Ru) y ternario (Ti-Ir-Ru) basados en TI mediante el método SOL-gel, y comparó su morfología y vida útil de recubrimiento. Se descubrió que la morfología de la grieta del recubrimiento ternario era más uniforme y más activa en condiciones de menor potencial, pero en condiciones de alto potencial, la capacidad de transferencia de carga del recubrimiento ternario se reduciría. Agregar IRO2 es propicio a la reacción de evolución del oxígeno, y es propicio para extender la vida útil del electrodo y puede evitar la reacción de descomposición del sitio activo de RUO2. Se prepararon electrodos de recubrimiento de óxido ti basados en TI (Ti-Ir-Ru), y se descubrió que aumentar el número de recubrimientos dentro de un cierto rango conduce a la aparición de la reacción de evolución del cloro en la superficie del electrodo, pero demasiados recubrimientos inhibirán la producción de cloro. Cuando el número de recubrimientos alcanza 6 veces, el efecto de evolución del cloro es el mejor.
1.1.2 RU-MN La propiedad de valencia variable del manganeso hace que su óxido tenga una excelente actividad química y electroquímica. Agregar MN al recubrimiento de rutenio es propicio para mejorar la actividad electrocatalítica del ánodo de titanio de rutenio. Utilizamos la descomposición térmica para preparar TI\/RUO 2- electrodos MNO2. Los resultados mostraron que MN es un aditivo adecuado para los electrodos RUO2. Se midió una solución sólida de rutilo en la superficie del electrodo, que conduce a la aparición de reacciones de evolución de oxígeno y cloro. Cuando el contenido molar de Ru y Mn es 70% y 90%, respectivamente, la estabilidad del electrodo y la actividad electrocatalítica son óptimos.
1.1.3 RU-SN Agregar estaño (Sn) al recubrimiento de rutenio es beneficioso para mejorar la conductividad del electrodo. Utilizamos la descomposición térmica para preparar electrodos de recubrimiento de óxido ti basado en TI (Ru-Sn-Ti) bajo diferentes temperaturas de calcinación, y encontramos que: a 400 grados, la vida del electrodo alcanza el máximo cuando el contenido de RU es 55%-60%. Con 500 grados, la vida del electrodo alcanza el máximo cuando el contenido de Ru es del 30%-55%. La vida útil de los electrodos Rusn-Ti es significativamente más alta que la de los electrodos Ru-Ti. Estudiamos el efecto de cambiar el solvente (de HCl a isopropanol) en el electrodo TI\/RUO 2- SNO2 y concluyeron que el uso de isopropanol como solvente es propicio para la evaporación de solventes, lo que puede reducir la cantidad de revestimientos, reducir la pérdida de la pérdida de la estabilidad de la recubrimiento y aumentar el área de la superficie electroquímica. Estudiamos el efecto de la composición de recubrimiento en la reacción de evolución del oxígeno del electrodo Ti\/Ruo 2- SNO2 y concluyó que la composición del recubrimiento no tiene efecto en el mecanismo de generación de oxígeno. A medida que aumenta el contenido de SNO2, aumenta la actividad electrocatalítica de la superficie del electrodo. Después de precipitar una gran cantidad de oxígeno, la carga superficial cae bruscamente y la morfología de la superficie del electrodo colapsa. Se cree que SN activa el electrodo, lo que resulta en una disminución en la estabilidad del electrodo RUO 2+ TiO2.
1.1.4 RU-TA Agregar TA al recubrimiento hace que la dispersión de RUO2 sea más uniforme, mejorando así la actividad del electrodo. Preparamos Ti\/Ruo 2- electrodos Ta2o5 con diferentes contenidos RU y TA. Los resultados mostraron que la introducción de TA2O5 en el recubrimiento RUO2 puede evitar la corrosión\/oxidación de RUO2 en condiciones potenciales más altas. En condiciones de funcionamiento más estrictas, el rendimiento del electrodo está estrechamente relacionado con la morfología y la estructura de recubrimiento. La pasivación de la superficie de la matriz Ti es la razón principal para la desactivación del electrodo. A medida que disminuye la temperatura de calcinación, la estabilidad del electrodo disminuye. El mecanismo REA está relacionado con la carga en el recubrimiento. En general, se cree que la carga de óxido se correlaciona positivamente con el número de recubrimientos, por lo que aumentar el número de recubrimientos puede extender la vida útil del electrodo.
Preparamos Ti\/Ruo 2- electrodos Ta2o5 a temperaturas de calcinación diferentes y descubrimos que cuando la temperatura de calcinación es baja, la cristalinidad de RUO2 en el recubrimiento es baja. A medida que disminuye la temperatura de calcinación, la estructura cristalina Ruo2 cambia de cristalina a amorfa. RUO2 se amorfiza a 260 grados. La amorfización de RUO2 puede aumentar el área de superficie activa de la reacción de evolución del oxígeno, reducir el potencial de evolución del oxígeno y mejorar la actividad electrocatalítica del electrodo.
1.1.5 ru-pb isotope ti\/ru 0. 3pb 0. 7- xtio2 (0 menos o igual a x menos o igual a 0. 7) se prepararon mediante la descomposición térmica de las sales inorganicas. Los datos de microscopía electrónica de barrido (SEM) mostraron que el contenido de óxido de plomo aumentó gradualmente, las grietas de lodo en la superficie de recubrimiento desaparecieron gradualmente y Pb segregó para formar protuberancias similares a la isla. Agregar PB es beneficioso para mejorar la estabilidad del recubrimiento, extender la vida útil y mejorar la actividad catalítica de REA. La mejora de la actividad catalítica de REA puede atribuirse a tres factores: ① Cambio en la longitud del enlace OH; ② Los electrodos con alto contenido de Pb tienen estructuras de recubrimiento más compactas y un pequeño espacio entre las partículas de óxido, lo cual es beneficioso para la transmisión de electrones; ③ El papel de los efectos morfológicos.
1.1.6 El dióxido de circonio RU-CZ (ZRO2) ha atraído mucha atención porque tiene tanto acidez como alcalinidad, así como propiedades de oxidación y reducción. Él Jianfu et al. preparado Ti\/Ruo 2- electrodos ZRO2 a 450 grados por descomposición térmica. Los resultados mostraron que la superficie de recubrimiento era lisa, con muchas grietas distribuidas uniformemente, y no se observó que las partículas de Ruo2 precipiten. Agregar Zr es beneficioso para mejorar la selectividad del electrodo para la precipitación del gas, y tiene un efecto positivo en la vida y la actividad catalítica del electrodo. Cuando el contenido de ZR es del 60%, el rendimiento del electrodo es óptimo.
1.2 Anodo Cuaternario Rutenio Titanio
El cerio (CE) es un elemento de tierra rara con propiedades químicas relativamente activas. Se puede usar como iniciador de poros para hacer que los granos de óxido se dispersen de manera más uniforme, aumentando así el área de superficie activa y mejorando la actividad de la evolución del oxígeno. Al mismo tiempo, puede mejorar la conductividad del electrodo y la capacidad de evolución del oxígeno. Goudarzi et al. Método de descomposición térmica utilizada para preparar TI\/RUO2 (0}. 5) -co3o4 (0}. 5) a una temperatura de calcinación de 4 0 {0. Los resultados muestran que después de la adición de CE de tierras raras, el área de superficie activa, la rugosidad y la carga voltamétrica de los electrodos del recubrimiento interior y exterior aumentan significativamente, y la energía de activación aparente de la reacción de evolución del oxígeno se reduce significativamente. Ruan Qin et al. preparado ti\/ruo2 ({{2 0}}. 5) -co3o4 (0. 7- x) -Ceo2 (x) (0 menos o igual a x menor o igual a 0.7) con diferentes contenidos por el método sol-gel. Los resultados muestran que el dopaje con una cantidad apropiada de CEO2 es beneficioso para reducir el tamaño del grano y aumentar el área de superficie activa. El contenido de CEO2 está fuertemente correlacionado con la actividad electrocatalítica. Cuando el contenido de CEO2 alcanza el 40%, la actividad catalítica y la carga voltamétrica son óptimos.
Estudiamos el efecto del dopaje de tierras raras en TI\/RUO 2- anodo CO3O4 y concluyeron que la adición de ND puede mejorar el rendimiento del electrodo en dos aspectos. Por un lado, puede refinar los granos superficiales del recubrimiento, hacer que el cristal sea más lleno y enriquecer RUO2, mejorando así la actividad catalítica; Por otro lado, puede mejorar la fuerza de enlace entre el sustrato y el recubrimiento, evitar la pasivación del electrodo y la desactivación, y extender la vida útil del electrodo. Preparamos Ti\/Ruo 2- CEO 2- electrodo NB2O5, y estudiamos su actividad electrocatalítica superficial y el mecanismo de evolución de oxígeno y evolución del cloro. Se encontró que debido al efecto sinérgico de los óxidos de RU y CV, la actividad electrocatalítica intrínseca de la reacción de evolución del oxígeno está completamente determinada por factores electrónicos. Cuando el contenido de CEO2 es alto, la actividad electrocatalítica global es la más alta, que es causada por factores electrónicos y geométricos, mientras que la actividad electrocatalítica real está determinada por factores electrónicos. La reacción de evolución del cloro no tiene nada que ver con la composición del recubrimiento de óxido. Cuando no se agrega NB2O5, la actividad electrocatalítica de la reacción de evolución del cloro alcanza la mejor. Agregar CEO2 aumentará en gran medida la porosidad. Por lo tanto, cuando el contenido de CEO2 es alto, el recubrimiento es menos estable. NB2O5 puede hacer que el recubrimiento sea más compacto, por lo que agregar NB2O5 es beneficioso para mejorar la estabilidad.
Baoji JM-Titanium Professional Anode Diseño y fabricante
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