1309-60-0/二氧化鉛的應用

背景及概述^[1][2]

二氧化鉛又稱棕色氧化鉛。化學式PbO2，式量239.19，棕色細片粉末。密度9.375g/cm3，難溶于水和乙醇。將二氧化鉛加熱，它會逐步轉變為鉛的低氧化態氧化物并放出氧。

二氧化鉛系兩性氧化物，酸性比堿性強。跟強堿共熱生成鉛酸鹽。有強>氧化性。跟硫酸共熱生成硫酸鉛、氧氣和水。跟鹽酸共熱，生成二氯化鉛、氯氣和水。跟硫、磷等可燃物混和研磨引起發火。用作分析試劑、氧化劑、媒染劑、蓄電池電極，還用于制火柴、染料等。用熔融的氯酸鉀或硝酸鹽氧化一氧化鉛，或用次氯酸鈉氧化亞鉛酸鹽可制得二氧化鉛。二氧化鉛具有類似金屬的良好導電性，(比電阻4～5×10^-5Ω·cm)，良好的化學穩定性(可耐大多數強酸和氧化劑腐蝕)，較高的硬度，耐磨損，重量輕，成本低等優點廣泛應用于電化學工業中作為陽極材料。

應用 ^[2-3]

一、用于制備一種二氧化鉛多孔電極

二氧化鉛電極在水溶液中具有析氧電位高、耐蝕性好、導電性好、可以通過大電流 等優點，因而廣泛的應用于化工生產、污水處理、臭氧的產生及陰極保護等領域。現有的二氧化鉛電極分為有基體和無基體兩類。目前，在有基體的二氧化鉛電極中， 由于鈦具有良好的導電性、耐蝕性及和二氧化鉛接近的膨脹系數，而被廣泛的用作二氧 化鉛電極的基體。但這種電極表面避免不了會有一些晶界的縫隙，反應所產生的部分氧 通過這些縫隙到達基體表面，形成二氧化鈦(TiO2)的過渡層，致使電極內應力急劇上升，結合力大大下降，最終導致鍍層脫落。為了保證基體和表面鍍層之間的結合力和導電性，有人在鈦基體和表面鍍層之間添加了過渡層，但這種方法所制備的電極使用壽命依然沒 有很大幅度的提高。也有人用石墨、ABS塑料做基體電鍍二氧化鉛，但這種電極目前并沒有大量應用的相關報道。為了克服鈦基體鈍化的問題，有人制備了無基體陶瓷二氧化鉛電極，但這種陶瓷本 身機械強度低，易破碎，且只能制成棒狀結構，這給大規模生產和電解槽的設計帶來了許多不便。同時高溫生產陶瓷周期長、成品率低，導致這種電極的成本也較高。也有人用二氧化鉛粉末和聚四氟乙烯或聚丙烯顆粒按一定比例混合后經壓片制備無基體的二氧化鉛電極，由這種方法所制備的電極，二氧化鉛顆粒一般不能均勻分散在電極中，從而導致了電極的內阻較大，部分二氧化鉛顆粒也較易落，這也就限制了這種電極的推廣使用。CN200610104501.X提供了一種電化學活性高、電解效率高、電極使用壽命長的二氧化鉛多孔電極的制備方法。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：首先在電鍍液中加入硝酸鉛和一種或兩種電化學修飾用離子，使電鍍液中Pb²⁺地濃度為0.2～0.5mol/L，電化學修飾用離子的濃度為0.02～0.08mol/L，電鍍液的pH值為1～4，所說的電化學修飾用離子為F^-、Bi³⁺、 Co²⁺、Ce³⁺，將片狀的鈦電極作為陽極，不銹鋼片狀電極作為陰極置于上述溶液中在電流密度為10～20mA/cm2，電鍍液溫度為65～75℃下電鍍10～15h，然后將電鍍在鈦電極上 的黑色二氧化鉛取下，用球磨機磨碎，選取粒徑小于80μm的二氧化鉛顆粒；將上述二 氧化鉛顆粒與聚四氟乙烯乳液按聚四氟乙烯：二氧化鉛為1∶4～1∶10的質量比混合，然 后在二氧化鉛顆粒與聚四氟乙烯乳液的混合物中加入Nafion液，其中加入的Nafion液 與二氧化鉛的質量比為1∶8～1∶20；再在上述三種物質組成的混合物中加入蒸餾水，其中 混合物與蒸餾水的體積比為：3∶1～1∶1，超聲波中震蕩30～60分鐘，然后在80℃水浴中 攪拌至泥狀，取出置入模具，在170～180℃、5～15MPa模壓下熱壓20～40min，取出冷卻、干燥即可。本發明模壓前在模具中還鋪設有直徑為0.5毫米的表面電鍍有α二氧化鉛的鈦絲網。

本發明所制備的電極主要用于處理有機燃料的污水，也可用于化工生產和臭氧的生 產。由于本發明在制備二氧化鉛電極的過程中采用了無基體的制備工藝，電極在使用過程中不存在鍍層脫落的問題，因此電極有較長的壽命；而在本發明制備二氧化鉛顆粒的 過程中加入了修飾粒子，使所制備的二氧化鉛電極有更高的電化學活性；同時在制備電 極的過程中，一方面在電極中加入了具有導電性的Nafion，另一方面在電極中置入了鈦網，因而所制備的電極有較小的內阻。因此用該方法所制備的電極有較長的壽命、較高的電化學活性以及較低的內阻。

二、用于制備一種二氧化鉛電極板

CN200910243793.9提供一種二氧化鉛電極板及其制備方法。一種二氧化鉛電極板，其特征在于，該二氧化鉛電極板由基底和二氧化鉛包層組成。所述二氧化鉛包層總厚度為1-8mm，優選2-6mm。所述基底為金屬基板、陶瓷基板、纖維基板、工程塑料基板中的任意一種。一種二氧化鉛電極板的制備方法，其特征在于，采用化學鍍、電鍍、噴涂、碾壓方法中的一種或多種，在基底上得到二氧化鉛包層，所述基底選自金屬基板、陶瓷基板、纖維基板、工程塑料基板中的任意一種。包括以下步驟：

(1)在金屬基板上制備錫銻氧化物涂層；

(2)將涂有錫銻氧化物涂層的金屬基板放入電鍍液中，電鍍液成分為硝酸鉛200-250g/L、硝酸20-30g/L，涂有錫銻氧化物涂層的金屬基板作為陽極，陰極采用石墨棒或者不銹鋼板，電流密度200-800A/m2，溫度80-95℃，空氣攪拌，電積時間1-15h，在陽極上形成0.5-4mm厚的二氧化鉛電鍍層，得到二氧化鉛電極板。

本發明的有益效果為：

1、本發明二氧化鉛電極板導電性好，耐蝕性好。

2、本發明二氧化鉛電極板強度高，不易破碎。

3、本發明二氧化鉛電極板生產方法簡單，成本低，易于推廣應用。

主要參考資料

[1] 中學教師實用化學辭典

[2] CN200610104501.X 一種二氧化鉛多孔電極的制備方法

[3] CN200910243793.9 一種二氧化鉛電極板及其制備方法