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      亞氧化鈦

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      - 亞氧化鈦

      亞氧化鈦

      更新時間:2019-04-03 15:53:32點擊次數:1962次

      亞氧化鈦/亞氧化鈦 編輯

      亞氧化鈦亞氧化鈦圖冊

      作為一種將化學能轉化為電能的裝置,化學電源是解決當前全球能源短缺的途徑之一提高化學電源的能量轉化效率和充放電性能,增加必能,延長使用壽命,降低生產成本和貴重金屬催化劑的使用量,減少環境污染等,是化學電源領域的首要任務。電極是化學電源的核心部分之一,電極材料的優劣直接關系到化學電源的綜合性能。亞氧化鈦是一種全新的節能高效環保型電極材料。

      亞氧化鈦(Ti4O7)陶瓷電極材料/亞氧化鈦 編輯

      Magneli相氧化鈦Magneli相氧化鈦圖冊

       亞氧化鈦陶瓷電極材料是由稱作Magneli相的不同價態的氧化鈦所組成的多晶無機材料。Magneli相是一系列非化學計量氧化鈦的通稱,其通式可表述為TinO2n-1(4≤n≤10),包括Ti4O7,Ti5O9等亞氧化鈦相。Magneli相不是二氧化鈦的摻雜物或者Tiox(X<2)的混合物,而是晶體結構穩定的非化學計量氧化物。其晶體結構可以看做是以金紅石型二氧化鈦為母體,每n層為一個氧缺失層所構成。如Ti4O7,其每3層TiO2后為一個TiO層。
      自上世紀八十年代以來,對以Ti4O7為主晶相的陶瓷電極材料的物理化學和電化學性能已進行了廣泛的研究,對其生產制造工藝和應用也進行了深入的探索?,F在國外已有工業規模的生產和實際的應用。國內目前只有科勒顏料有限公司獨家生產。

      亞氧化鈦陶瓷電極材料的物理化學性能/亞氧化鈦 編輯

       物理化學性能  數據
       密度(g/cm----3-) 3.6-4.3
       比熱容(J/Kg.k) 750
       導熱系數(W/M.k)  10-20
       線性膨脹系數(10-6//k)  
       抗彎強度(MPa)    60-180
       威氏硬度(Hv)     230
       導電率(S/M)      3,000~30,000
       氧過電位(V/SHE)        
       H2SO4(1 M/L)        +1.75
      NaOH (1 M/L) +1.65
      氫過電位(V/SHE) 
      H2SO4(1 M/L)   -0.75
      NaOH (1 M/L)   -0.60

      亞氧化鈦陶瓷電極材料的物理性能/亞氧化鈦 編輯

      亞氧化鈦的突出物理性能是在室溫下具有很好的導電性能,尤其是其中的Ti4O7相,其單晶導電率可達1500s/cm,幾乎具有金屬的導電性。實際的亞氧化鈦由于是多晶相構成,導電率因Ti4O7的含量和粉體顆粒大小不同而有所差異,但是完全可以滿足作為電極材料的要求。
      亞氧化鈦的比重較小,有利于產品的輕量化,提高比能。
      耐磨損性很強,抗沖刷,電極尺寸穩定。機械強度高,可加工。
      亞氧化鈦沒有磁性,不易團聚,在水中的分散性很好,作為導電添加劑時,便于與其他電池活性物均勻混合,有利于電流的均勻分布。
      亞氧化鈦與有機聚合物的相容性很高,可以與各種塑料混合成型,以克服陶瓷材料韌性差的確定,便于做成柔性好的各種形狀的電極。

      亞氧化鈦陶瓷電極材料的化學性能/亞氧化鈦 編輯

      亞氧化鈦具有特別優秀的化學穩定性和抗腐蝕能力,在鉛酸強堿環境下都非常穩定,超過絕大多數工業常用的電極材料,包括其母體鈦金屬。 
      在能腐蝕鈦金屬的一些強蝕刻液(包括氟化物,鹽酸等)中穩定,如40%的硫酸或草酸能嚴重腐蝕鈦金屬,但是亞氧化鈦卻幾乎是惰性的。

      樣品 電解質 150小時失重 3500小時失重
      金屬鈦 1000PPM F 22% 100%
      亞氧化鈦 1000PPM F 0.017% 0.29%
      金屬鈦 4000PPM F 52%  100%
      亞氧化鈦 4000PPM F 0.66% 2.4%
      金屬鈦 FH/HNO3、H2O
      160,000單位
      100% 100%
      亞氧化鈦 FH/HNO3、H2O 
      160,000單位
      0.56% 12.7%

      亞氧化鈦陶瓷電極材料的電化學性能/亞氧化鈦 編輯

      亞氧化鈦陶瓷電極的室溫工作電流約為5-20mA。
      既可作為正極,也可作為負極進行析氫析氧反應,并且析氫析氧過電位都很高。
      作為電極支撐材料,可以電鍍,化學沉積或涂敷各種金屬氧化物或貴金屬催化劑,并且與這些催化劑的化學結合性很好,催化活性幾乎不變,效果好。

      亞氧化鈦陶瓷電極材料的應用舉例/亞氧化鈦 編輯

      鉛酸蓄電池:板柵材料,活性物添加劑,雙極板材料;(已產品化) 
      鋰電池、鎳氫電池和堿錳電池:正極導電添加劑; 
      釩液流電池:電極和雙極板材料; 
      燃料電池:電極材料; 
      鋅-空氣電池:電極材料; 
      陰極保護電池:儲油罐、橋梁碼頭、房屋建筑的防腐;(已產業化) 
      廢水和工業污水處理:電極材料。(已產業化)

      亞氧化鈦的其他應用/亞氧化鈦 編輯

      電池領域 
      鉛酸蓄電池:與塑料結合的符合材料可以做成板柵,提高了電池的壽命和比能。作為正極導電添加物可以提高正極活性物的成型性和利用率以及電流分布的均勻性。容量增加15%; 
      鋰電池:作為陰極替代石墨可減少充放電循環帶來的電容衰減; 
      燃料電池、鋅-空氣電池和液流電池:由于其高導電性和耐腐性,是非常有前景的電極和雙極材料; 
      化工領域 
      因其優異的化學穩定性和導電性,可用于氯堿工業,氯酸鹽制造,重鉻酸制備以及有機電合成
      電冶金領域 
      在高電流密度,高酸條件下不鈍化不腐蝕而優于石墨和鈦金屬,作為電極用于電積鋅,金屬回收,電解氧化錳,金屬箔生產以及印刷線路板蝕刻液的回用處理; 
      電鍍領域 
      由于電解液中含有氟離子等強腐蝕性物質,常用陽極很易惡化,而亞氧化鈦電極析氧過電位高,耐腐蝕性強,抗磨損,電極尺寸穩定; 
      環保行業和水處理領域 
      由于亞氧化鈦電極的析氧電勢高,有利于陽極氧化,可廣泛應用于電催化降解有機污染物和垃圾滲濾液,電催化處理苯酚廢水,印染廢水處理,油田廢水處理,醫院污水處理以及電解海水制氫,海水淡化,電解水消毒和臭氧的制造。
      陰極保護領域
      現已實際應用于儲油罐,船舶,碼頭,橋梁和鋼筋混凝土的防腐、土壤的陰極保護。

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