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鈦的電化學反應及鈦陽極的工作原理

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2016-5-16 16:56:00

在1791年被發現,而第一次制得純凈的鈦卻是在1910年,中間經歷了一百余年。原因在于:鈦在高溫下性質十分活潑,很易和氧、氮、碳等元素化合,要提煉出純鈦需要十分苛刻的條件。 工業上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法制取二氧化鈦,再由二氧化鈦制取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦(精礦),發生下面的化學反應:FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O FeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2O FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O 為了除去雜質Fe2(SO4)3,加入鐵屑,Fe3+ 還原為Fe2+,然后將溶液冷卻至273K以下,使得FeSO4?7H2O(綠礬)作為副產品結晶析出。

Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉淀,反應是:Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4 鍛燒偏鈦酸即制得二氧化鈦: H2TiO3 =TiO2+H2O 工業上制金屬鈦采用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將TiO2(或天然的金紅石)和炭粉混合加熱至1000~1100K,進行氯化處理,并使生成的TiCl4,蒸氣冷凝。TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO 在1070K 用熔融的鎂在氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦: TiCl4+2Mg=2MgC12+Ti 這種海綿鈦經過粉碎、放入真空電弧爐里熔煉,最后制成各種鈦材。

在電化學反應中,電極表面區域隨著電荷移動而伴生非均相催化反應,該反應類似于化學催化作用。在一定的電解液中,同樣的過電位下,電極反應速率及反應類型因電極基體材料的不同而變化,這在電化學中統稱為電催化。在電催化反應中,作為電催化劑,不同的電極材料可以使電化學反應速率發生數量級上的變化。所以,選擇適當的電極材料是提高電化學催化反應效率的有效途徑。電化學方法用于處理難降解的有機物具有很好的效果,它可以使非生化降解的有機物轉化為可生化降解的有機物。有機物的電化學轉化反應速率一般較慢,所以常用增大電極的過電位,增加電極表面積,選用優秀的電極材料,以及改進電極結構等方法加以提高。

在電化學反應中,多組分電極也是很重要的一個研究方面。Ti/Sn02·Sb203"Mn02/Pb02·Mn02陽極的制備可作為多組分電極設計的一個示例。鈦陽極失效的主要原因是析氧反應所產生的新生態氧擴散到電極表面,從而在鈦表面生成不導電的Ti02膜。為了使陽極活化,在電極表面加一層PbO2·Mn02活性層;為了減少新生態氧擴散到鈦表面上,在鈦電極基體與活性層之間加一層SnOz·Sb203·Mn02中間層。在含酚污水的處理中,該陽極有很高的電催化活性和電化學穩定性。

鈦陽極是電解水機器中關鍵部件,金屬電極的好壞直接影響整水機的質量。如何選用電極應按工作性質的不同合理選用,在水處理領域中金屬電極就必須具備以下基本要求:1.具有良好的導電性。2.耐腐蝕性強。3.機械強度和加工性能好。4.工作壽命長。5.有良好的電催化性能等。

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