Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
TỔNG HỢP ĐIỆN CỰC PbO2 TRÊN NỀN GRAPHIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN VỚI MẬT ĐỘ DÒNG KHÔNG ĐỔI
Tóm tắt
Tiến hành điện phân oxi hóa anot dung dịch Pb(NO¬3)2 ở mật độ dòng không đổi để tổng hợp điện cực anot PbO2 trên vật liệu nền graphit. Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ của ion Pb2+, H+, Cu2+, nồng độ của chất hoạt động bề mặt gelatin, cường độ dòng điện trong suốt quá trình điện phân nhằm tìm ra điều kiện tốt nhất tương ứng với điều kiện phòng thí nghiệm của nhà trường để tổng hợp nên điện cực anot PbO2 đã được nghiên cứu trước đây bởi một số tác giả. Điều kiện tốt nhất để tổng hợp màng PbO2 bám dính chắc trên vật liệu nền, có độ bền cơ học cao là tiến hành oxi hóa anôt ion Pb2+ trong dd Pb(NO3)2 0,5 M, Cu(NO)3 0,3 M, HNO3 20 ml/l, gielatin 4 g/l với mật độ dòng không đổi 40 mA/cm2 trong thời gian t =1,1.thời gian lí thuyết tính theo định luật faraday, với điều kiện nhiệt độ phòng thí nghiệm khoảng từ 27 đến 32oC. Sau đó sử dụng phương pháp hiển vi điện tử quét (Sacnning Electron Microscopy- SEM) và sử dụng tia ronghen (X.ray) để xác định cấu trúc lớp PbO2.
ABSTRACT
By using a direct electric current, electrolyse of solution Pb(NO3)2 in contract with a pure graphite anode permit to create oxidation andmetal deposition at the anode. Observation of influence factors such as the metal ion concentrations like Pb2+, H+, Cu2+... the surfactant concentration( Gelatin) and the current intensity during experience process helps to find the best condition corresponding to the ambient condition at laboratory which promotes the synthesis of metal deposition PbO2 that was done before by another researchers. The important condition that promotes the stability of PbO2 Layer at anode is the oxidation reaction occuring at this electrode which is in contract with Pb2+ ions in the solution containing 0,5M of Pb(NO3)2 ; 0,3M of Cu(NO3)2 and 20ml of HNO3. we also need 4g/L of gelatin and a direct current of 40mA/cm2 with t = 1.1 tFaraday. The theoretical time is calculated by thetheory of Faraday with ambient temperature from 27oC to 32oC. Finally, we use the scanning Electron Microscopy-SEM and the roentgen rays( X.ray) to identify the microscopic struture of depositing metal layers PbO2.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, để đáp ứng đươc nhu cầu dòi hỏi ngày càng cao của xã hội đòi hỏi khoa hoc và công nghệ phải luôn có sự đổi mới, đây chính là một trong những đông lực thúc đẩy sự phát triển khoa học công nghệ, trong đó có sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp điện hóa. Nhận thấy được sự quan trọng không thể thiếu được của lĩnh vực điện hóa, và cũng nhận thấy được sự phát triển không đồng bộ của xã hội, các nhà khoa học đã nỗ lực không ngừng để tìm kiếm ra những vật liệu mới để vừa có thể tận dụng tối ưu những ứng dụng của nó trong các khía cạnh của cuộc sống vừa có thể giảm bớt được chi phí sản xuất, đem lại lợi ích cao nhất cho xã hội. Một trong những vật liệu đó chính là vật liệu anot làm từ PbO2, vật liệu này đã giải quyết được rất nhiều những khó khăn về thực tế và ứng dụng trong thương mại.
Điện cực oxyt PbO2 có khả năng thay thế các vật liệu quý như Pt, Au. Điện cực PbO2 được sử dụng rất nhiều trong quá trình điện phân tổng hợp các chất vô cơ và hữu cơ, được sử dụng để xử lý phá hủy một số chất độc hại trong nước như phenol. Và điện cực này còn được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện hóa để sản xuất perclorat, periodat, hydroquinon, hydroxylamin, acid cacboxylic….Trong các vật liệu điện cực mới thì điện cực graphit có tính dẫn điện rất cao, chống ăn mòn hóa học tốt, độ bền cơ học tương đối lớn rất thích hợp để phủ PbO2 lên, giải quyết được vấn đề của sự nối điện cực và chống được ăn mòn điện cực, mặt khác lại rất co hiệu quả về kinh tế, nhận biết được điều đó chúng tui đã quyết định thực hiện đề tài “TỔNG HỢP ĐIỆN CỰC PbO2 TRÊN NỀN GRAPHIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN VỚI MẬT ĐỘ DÒNG KHÔNG ĐỔI “.
II. Tổng quan về PbO2 và điện cực PbO2
1. Tổng quan về PbO2
PbO2 là một chất rắn màu nâu thẫm, bị acid đặc phân hủy, tan chậm trong kiềm đặc khi đun sôi, tồn tại hai dạng vô định hình và tinh thể. Dạng vô định hình trong suốt, kém bền dễ tan trong axit nên ít được ứng dụng. Dạng tinh thể PbO2 bao gồm hai dạng thù hình chủ yếu là α- PbO2 và β- PbO2.
Dạng α- PbO2 có cấu trúc ô mạng kiểu orthorombic ( hệ trực thoi).
Dạng β- PbO2 có cấu trúc mạng kiểu tetragonal ( tứ diện).
Cho đến nay vẫn còn nhiều quan điểm chưa đồng nhất về khả năng dẫn điện của PbO2, nhưng rất nhiều nghiên cứu đều đã kết luận PbO2 có khuyết tật trong mạng tinh thể có độ dẫn điện tốt hơn so với PbO2 không có khuyết tật. Vì thế, PbO2 tổng hợp bằng phương pháp điện hóa dẫn điện tốt hơn PbO2 được tổng hợp bằng phương pháp hóa học. Bằng phương pháp điện hóa chúng ta có thể tổng hợp được cả hai dạng thù hình α- PbO2 và β- PbO2.
Nhiều nghiên cứu cho thấy PbO2 dẫn điện rất tốt, nhất là PbO2 tổng hợp bằng phương pháp điện hóa có độ dẫn điện xấp xí so với kim loại.
581A7R0HexCU3el
