L'elettrodo di titanio è un tipo di elettrodo a base di metallo di titanio e infine forma uno strato di rivestimento di ossido elettrocatalitico sul substrato di titanio attraverso la sinterizzazione e l'ossidazione. È anche chiamato Dimensionally Stable Anode (DSA in breve) a causa della sua stabilità dimensionale fisica durante l'uso.
Classificazione degli elettrodi in titanio
In base alla composizione chimica e alle principali proprietà elettrochimiche del rivestimento, gli elettrodi in titanio possono essere approssimativamente suddivisi nelle seguenti tre categorie:
Elettrodo in titanio rivestito in rutenio
Questi elettrodi hanno un basso potenziale di evoluzione del cloro e un alto potenziale di evoluzione dell'ossigeno e sono utilizzati principalmente in varie occasioni di evoluzione del cloro, come l'industria del cloro alcalino, la protezione catodica, ecc. Questo tipo di rivestimento dell'elettrodo include il rivestimento originale in titanio rutenio (Ru Ti) e 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 e altri rivestimenti sviluppati su questa base.
Elettrodo in titanio non rivestito in rutenio
Il rutenio è un metallo prezioso con prezzi elevati e riserve limitate in natura. Per ridurre la quantità di Ru e persino sostituire completamente Ru, è stato sviluppato un elettrodo in titanio rivestito senza Ru. Questi elettrodi hanno generalmente un elevato potenziale di sviluppo di ossigeno. Gli elettrodi di maggior successo includono elettrodi di titanio rivestiti di antimonio di stagno, elettrodi di titanio rivestiti di spinello Co3O4 ed elettrodi di titanio rivestiti di ossido di palladio.
Elettrodo in titanio rivestito di iridio
In alcuni processi elettrolitici, come l'estrazione elettrolitica di metalli non ferrosi, l'industria galvanica e la riduzione elettrochimica per produrre sostanze organiche, la reazione di progettazione dell'anodo è la reazione di evoluzione dell'ossigeno. Pertanto, si spera di sviluppare un materiale anodico con un basso potenziale di evoluzione dell'ossigeno. L'elettrodo in titanio rivestito di iridio è stato sviluppato in questo contesto. Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti e altri rivestimenti sono esempi di tali rivestimenti di elettrodi. L'elettrodo in titanio con rivestimento Ir Ta è l'elettrodo per l'evoluzione dell'ossigeno di maggior successo.
I metodi di preparazione degli elettrodi in titanio sono i seguenti:
Metodo di decomposizione termica
Il metodo di decomposizione termica di solito comporta la dissoluzione di composti di sali metallici in un solvente organico o in una soluzione acquosa, il rivestimento della soluzione su un substrato di titanio, il riscaldamento per volatilizzare il solvente e quindi la sinterizzazione ad alta temperatura per decomporre e ossidare i sali per ottenere il rivestimento di ossido. I metodi di rivestimento includono spruzzatura, rivestimento a rullo o rivestimento a pennello. La spruzzatura e la spalmatura a rullo sono altamente meccanizzate e adatte alla produzione industriale. L'ambiente di lavoro è buono e il rivestimento è relativamente uniforme, ma lo spreco di liquido di rivestimento è relativamente grande. Il rivestimento a pennello è generalmente applicabile alla produzione su piccola scala. Questo metodo richiede attrezzature semplici e una minore perdita di soluzione di rivestimento, ma l'intensità del lavoro è elevata, l'ambiente di lavoro è scarso e il rivestimento spesso non è uniforme. È facile preparare elettrodi di ossido multicomponente con prestazioni eccellenti controllando la formulazione del rivestimento mediante il metodo della decomposizione termica.
Metodo sol-gel
Il metodo sol-gel è un nuovo metodo per preparare rivestimenti basato sul principio della chimica colloidale. Può preparare rivestimenti per elettrodi a grana ultra fine, che possono aumentare notevolmente la superficie specifica della superficie dell'elettrodo. Il processo generale di preparazione degli elettrodi di titanio con questo metodo consiste nel disperdere composti metallo-organici (come alcossidi metallici) o composti inorganici nel solvente, generare monomero attivo attraverso la reazione di idrolisi, polimerizzare il monomero attivo per generare sol, rivestire il sol sul substrato di titanio, asciugare il film di sol per ottenere il film di gel, quindi sinterizzare a una certa temperatura per ottenere il rivestimento. Rispetto al tradizionale metodo di decomposizione termica, il rivestimento dell'elettrodo preparato con questo metodo è uniforme, con grani più fini e quasi senza crepe, che ha attirato molta attenzione negli ultimi anni.
Elettrodeposizione
L'elettrodo di titanio rivestito viene preparato mediante elettrodeposizione, generalmente utilizzando un elettrodo insolubile come anodo, titanio metallico pretrattato come catodo, elettrolisi in una soluzione contenente ioni metallici corrispondenti, gli ioni metallici vengono depositati sul catodo metallico di titanio, essiccati e quindi sinterizzati ad alta temperatura per ottenere un elettrodo in titanio rivestito. Il rivestimento ottenuto con questo metodo è generalmente uniforme e denso. Lo svantaggio di questo metodo è che il processo è complesso e non è facile realizzare elettrodi uniformi di grandi dimensioni.
Metodo Sputter
I film preparati mediante sputtering sono compatti e presentano una forte adesione al supporto. Tuttavia, questo metodo richiede attrezzature speciali, il processo di preparazione è relativamente complesso e lo spreco di acque madri è relativamente grande, il che non è adatto alla produzione industriale su larga scala.
