Titaanelektrood on teatud tüüpi elektrood, mis põhineb titaanmetallil ja moodustab lõpuks paagutamise ja oksüdeerimise teel titaansubstraadile elektrokatalüütilise oksiidkatte kihi. Selle füüsilise mõõtme stabiilsuse tõttu kasutamise ajal nimetatakse seda ka mõõtmete stabiilseks anoodiks (lühidalt DSA).
Titaanelektroodide klassifikatsioon
Katte keemilise koostise ja peamiste elektrokeemiliste omaduste järgi võib titaanelektroodid jämedalt jagada järgmisse kolme kategooriasse:
Ruteeniumiga kaetud titaanelektrood
Nendel elektroodidel on madal kloori eraldumise ülepotentsiaal ja kõrge hapniku eraldumise ülepotentsiaal ning neid kasutatakse peamiselt mitmesugustel kloori eraldumise juhtudel, näiteks kloori leelisetööstuses, katoodkaitses jne. Seda tüüpi elektroodide kattekiht sisaldab algset ruteenium-titaankatet (Ru). Ti) ning selle põhjal välja töötatud 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 ja muud katted.
Ruteeniumiga katmata titaanelektrood
Ruteenium on väärismetall, millel on kõrge hind ja piiratud looduses olevad varud. Ru koguse vähendamiseks ja Ru täielikuks asendamiseks töötati välja mitte-Ru-kattega titaanelektrood. Nendel elektroodidel on üldiselt kõrge hapnikueralduse ülepotentsiaal. Edukamad elektroodid on tina-antimonkattega titaanelektroodid, Co3O4 spinellkattega titaanelektroodid ja pallaadiumoksiidiga kaetud titaanelektroodid.
Iriidiumiga kaetud titaanelektrood
Mõnedes elektrolüütilistes protsessides, nagu värviliste metallide elektrolüütiline ekstraheerimine, galvaniseerimine ja elektrokeemiline redutseerimine orgaaniliste ainete tootmiseks, on anoodi disainireaktsioon hapniku eraldumise reaktsioon. Seetõttu loodetakse välja töötada madala hapnikueralduse ülepotentsiaaliga anoodimaterjal. Selle taustal töötati välja iriidiumiga kaetud titaanelektrood. Selliste elektroodkatete näideteks on Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti ja teised katted. Ir Ta-kattega titaanelektrood on kõige edukam hapnikueralduselektrood.
Titaanelektroodide valmistamise meetodid on järgmised:
Termilise lagunemise meetod
Termilise lagundamise meetod hõlmab tavaliselt metallisoolade ühendite lahustamist orgaanilises lahustis või vesilahuses, lahuse katmist titaansubstraadile, kuumutamist lahusti lendumiseks ja seejärel kõrgel temperatuuril paagutamist, et soolad lagundada ja oksüdeerida oksiidkatte saamiseks. Katmismeetodid hõlmavad pihustamist, rullkatmist või pintsliga katmist. Pihustamine ja rullkatmine on väga mehhaniseeritud ja sobivad tööstuslikuks tootmiseks. Töökeskkond on hea ja kattekiht on suhteliselt ühtlane, kuid kattevedeliku jäätmed on suhteliselt suured. Pintsli katmine on üldiselt rakendatav väikesemahulises tootmises. See meetod nõuab lihtsaid seadmeid ja väiksemat kattelahuse kadu, kuid töö intensiivsus on kõrge, töökeskkond halb ja kate pole sageli ühtlane. Suurepärase jõudlusega mitmekomponentseid oksiidelektroode on lihtne valmistada, kontrollides katte koostist termilise lagunemise meetodil.
Sol-geel meetod
Sool-geel meetod on uus meetod katete valmistamiseks, mis põhineb kolloidkeemia põhimõttel. See võib valmistada ülipeeneteralisi elektroodkatteid, mis võivad oluliselt suurendada elektroodi pinna eripinda. Üldine titaanelektroodide valmistamise protsess selle meetodiga seisneb metallorgaaniliste ühendite (nagu metallide alkoksiidide) või anorgaaniliste ühendite dispergeerimine lahustis, hüdrolüüsireaktsiooni kaudu aktiivse monomeeri genereerimine, aktiivse monomeeri polümeriseerimine sooli saamiseks, sooli katmine titaansubstraat, kuivatage soolkile, et saada geelkile, ja seejärel paagutage katte saamiseks teatud temperatuuril. Võrreldes traditsioonilise termilise lagundamise meetodiga on sellel meetodil valmistatud elektroodide kate ühtlane, peenemate teradega ja peaaegu ilma pragudeta, mis on viimastel aastatel palju tähelepanu äratanud.
Elektrosadestamine
Kaetud titaanelektrood valmistatakse elektroodsadestamise teel, kasutades tavaliselt anoodina lahustumatut elektroodi, katoodina eeltöödeldud metallist titaani, elektrolüüsil vastavaid metalliioone sisaldavas lahuses, metalliioonid sadestatakse metalltitaankatoodile, kuivatatakse ja seejärel paagutatakse kõrgel temperatuuril saada kaetud titaanelektroodi. Selle meetodiga saadud kate on üldiselt ühtlane ja tihe. Selle meetodi miinuseks on see, et protsess on keeruline ja ühtseid suure pindalaga elektroode pole lihtne valmistada.
Sputteri meetod
Pihustamisega valmistatud kiled on kompaktsed ja tugevalt nakkuvad aluspinnaga. See meetod nõuab aga spetsiaalset varustust, valmistamisprotsess on suhteliselt keeruline ja emalahuse jäätmed on suhteliselt suured, mis ei sobi suuremahuliseks tööstuslikuks tootmiseks.
