159964. lajstromszámú szabadalom • Elektród, félvezető fémoxid felülettel
5 ros erőhöz (EME) viszonyított feszültségtöbbletet értjük. A klór túlfeszültsége iaz anód anyagától és annak fizikai állapotától függően változik. Az anódáramsűrűség növelése esetén növekszik, a hőmérséklet emelkedésével csökken. 5 A titándioxid, tantáloxid vagy más fémoxid félvezető felületet úgy állíthatjuk elő, hogy a titándioxid, tantáloxid vagy más fémoxid kristályaihoz különböző adalékanyagokat adunk, vagy jo oxigént távolítva el belőlük, megváltoztatjuk a rács sztöchiometrikus összetételét, aminek eredményeképpen a Ti02 , Ta 2 0 3 vagy más fémoxidok félvezetővé válnak. Minthogy az utóbbi módon megváltoztatott Ti02 , Ta 2 0 5 vagy más fémoxid 1& kristályok hajlamosak az újraoxidációra, a félvezető felület kialakítására előnyösebbnek tartjuk az adalékanyagok használatát, melyek égetéskor a titándioxid, a tantáloxid vagy az alkalmazott egyéb fémoxid kristályaival szilárd olda- 20 tot képeznek, mely jobban ellenáll az elektrolitikus folyamatok közben fellépő változásoknak. Elektródjainkon azonban használhatók olyan félvezető bevonatok is, melyeket a Ti02, Ta 2 Qs vagy más fémoxid kristályrácsából oxigént elvonva rácshibák és hiányhelyek képzésével állítunk elő. A Ti02 és a Ta 2 Os kristályok szennyezőanyagaiként, melyek azokat vezetőképességük növelésével félvezetőkké teszik és az elektródot borító 30 Ti02 és Ta 2 0 5 réteget elektrolitikus katalizátorrá alakítják, különböző adalékanyagok, így W02 , P2 0 5 , Sb2 0 5 , V 2 0 5 , Nb 2 O s , B 2 0 3 , Cr 2 0 3 , BeO," Na2 0, CaO, SrO, Rh02 , Ru0 2 , Ir0 2 , Pb0 2 Os0 2 , Pt02 , Au02 , Ag0 2 , Sn0 2 , A1 2 0 3 és ezek keveré- 35 kei használhatók. Titándioxid esetén a platinacsoport féméi (vagyis a platina, ruténium, irídium, palládium, ozmium és ródium) főleg elektrokatalitikus hatást fejtenek ki, minthogy azonos vegyértékűek, mint a Ti02 kristályok, szintén 40 tetragonális rutil-típusú szerkezetűek hasonló elemi cellaméretekkel és közelítőleg azonos kationsugarakkal. A Ti02 -kristályok kationsugara 0,68 A. Az Ru02 (kationsugara 0,65 A) és az Ir0 2 (kationsugara 0,66 A) különösen alkalmas elekt- 45 rokatalitikus hatás kifejtésére ilyen vonatkozásban, minthogy mindkét oxid kevert elegykristályokat képez a titándioxiddal. Az Ir02 a Ti0 2 -dal 1040 C°-on hevítve mintegy 5 mól% Ir02 -tartalomig képez szilárd oldatot. Alacsonyabb hőmér- 50 sékleten az Ir02 aránya a Ti0 2 -dal képezett szilárd oldatban kisebb, azonban egy platinafém oxidjának a szilárd oldatban részt nem vevő mennyisége katalizálja a klórleválást. 55 A periódusos rendszer VIII, V B, VI B, I B és V A csoportjához tartozó elemek oxidjai, melyek égetéskor szilárd oldatot képeznek a Ti02 és a Ta2 0 5 kristályaival és rácshibát okoznak a Ti0 2 és Ta2 C>5 kristályaiban, félvezető és elektrokatalitikus bevonatok előállítására használhatók szelephatású fémekből, így titánból és tantálból készített elektródokon. Szelephatású fémből készített elektródokhoz félvezető bevonat készítésére egyéb fémoxidok, 65 6 előnyösen a periódusos rendszer szomszédos csoportjaihoz tartozó fémek, így például vas és rénium, titán, tantál és vanadium, titán és lantán oxidjainak vagy oxiddá alakítható vegyületeinek keverékei használhatók. Más oxidok, így mangán és ón, molibdén és vas, kobalt és antimon, rénium és mangán oxidjainak keverékei is használhatók. A szennyező anyag mennyisége a Ti02 , Ta 2 Ü5 vagy más fémoxid 0,10%-ától 50%-ig változhat. Meglepően megnövekedett a Ti02 , Ta 2 Os vagy más fémoxid elektródfelület vezetőképessége, ha a szennyező adalék mennyisége a Ti02 , Ta 2 Os vagy más fémoxid 0,25—1%-át tette ki. Mégis előnyös, ha a szennyező adalék fölöslegével biztosítjuk, hogy az anód felülete jelentős túlfeszültség nélkül katalizálja a klórleválást. A találmány szerinti félvezető bevonatot különféle alakú elektródok, így hengerelt tömör perforált titánlemezek, hasított recézett titánlemezek, sima és összegöngyölített titánhálók, titándrót-szövetek, titánrudak és tantálból vagy más fémekből készített hasonló lemezek vagy egyéb alakzatok felületére vihetjük fel különféle módszerekkel. A bevonatot előnyösen kémiai úton, így oldatok alakjában festéssel, bemártással, porlasztással vagy elektrosztatikus porlasztással visszük fel, majd égetjük rá az anódra, de más eljárásokat, így az elektroforézist vagy az elektrolitikus eljárást is használhatjuk. Ügyelni kell arra, hogy levegőbuborékok ne kerüljenek a bevonatba és a hőkezelés során alkalmazott hőmérséklet ne tegyen kárt az elektród anyagában. A szennyezett Ti02 minták röntgen spektrumából kitűnik, hogy az idegen ion a szabályos rácspontban elfoglalja a Ti ion,helyét, és hiperfinom felhasadást okoz a helyettesítő elem magspinje következtében. A titánból, tantálból vagy más fémből készített elektród felületét a bevonat felvitele előtt előnyösen megtisztítjuk az oxid- vagy más szenynyezéstől. A tisztítást bármilyen módon elvégezhetjük, mechanikai vagy kémiai tisztítási módszerekkel, így homokfúvással, maratással vagy más hasonló módszerrel. A találmányt az alábbi példák teszik szemléletessé az oltalmi kör korlátozása nélkül. 1. példa: Titántriklorid sósavas oldatát metanollal és H2 0 2 -dal elegyítjük, a*TiCl 3 kék színét a Ti 2 0 5 narancs színe váltja fel. A teljes átalakulás biztosítása végett H2 0 2 fölösleget alkalmazunk. A végső Ti02 :R\i0 2 arány kialakításához elegendő mennyiségű Ru03 -3H 2 0-t oldunk metanolban. A pertitánsav és a ruténiumtriklorid oldatát öszszekeverjük, és a kapott oldatot ecsettel felviszszük egy megtisztított titán anód teljes felületére. Több rétegű bevonatot készítünk, minden o 3
