ٹائٹینیم انوڈ چالکتا اور کیٹلیٹک میکانزم کا تعارف

1. دھاتی آکسائیڈ الیکٹروڈ کا کوندکٹو میکانزم

برقی چالکتا سب سے بنیادی کارکردگی ہے جو الیکٹروڈ کو ہونی چاہیے۔ Goodenough کی طرف سے بیان کردہ جوہری ساخت کے مطابق، Ti⁴⁺اور O^2-پرت الیکٹران مداروں کو δ بانڈز اور π بانڈز بنانے کے لیے ہائبرڈائز کیا جاتا ہے۔ والینس الیکٹران δ اور π کے کم انرجی بینڈ کو بھرنے کے لیے کافی ہیں، جبکہ ہائی انرجی بینڈ خالی رہتا ہے۔ مادی ساخت کے نظریہ کے مطابق، اس طرح کے سالماتی ڈھانچے کو بجلی چلانا آسان نہیں ہے۔ Ti02 conductive بنانے کے لئے. Ti02 میں ایک یا زیادہ والینس الیکٹران کے ساتھ عناصر کو سرایت کرنا ضروری ہے، یہ الیکٹران کنڈکشن بینڈ پر قبضہ کر سکتے ہیں یا کمل کا کیریئر بن سکتے ہیں۔

رو0₂روٹیل ڈھانچے کے ساتھ ایک ٹرانزیشن میٹل آکسائیڈ ہے۔ Ru کی بیرونی الیکٹران کنفیگریشن 4d ہے۔⁷5s¹. دو آکسیجن ایٹموں کو چار الیکٹران دینے کے بعد، آکسیجن کے ایٹم 8-الیکٹران کی تہہ کو مکمل کرتے ہیں، اور باقی 4 آزاد الیکٹران فرقہ واریت میں حصہ لے رہے ہیں۔ TiO میں ڈوپنگ آر یو₂، کوٹنگ کے ٹھوس حل کو اس طرح ظاہر کیا جاسکتا ہے: Ru_δتی_(n-δ)O_2ne_4δ (1.13)

فارمولے میں، δ Ru کے بدلے Ti کے ایٹموں کی تعداد کو ظاہر کرتا ہے، اور n Ti میں Ti کے ایٹموں کی تعداد ہے0₂. Ru0 میں مکمل بینڈ کے علاوہ₂-تی0₂ٹھوس حل، ایک الیکٹران پر مشتمل انرجی بینڈ ہے (e_4δ)۔ پورے بینڈ میں الیکٹرانوں کے مقابلے میں، اس انرجی بینڈ میں الیکٹران کم پابند ہیں اور صرف {{0}}.2ev انرجی کے ساتھ کنڈکشن بینڈ پر پرجوش ہوسکتے ہیں، تاکہ Ti0 کی ممنوعہ بینڈ کی چوڑائی₂انسولیٹر کے برابر ہے۔ 3۔ اس کے علاوہ، Ru0₂آکسیجن کی کمی والی دھاتی آکسائیڈ ہے، جو آزاد الیکٹران کی تعداد میں اضافہ کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، آکسائیڈ کوٹنگ سسٹم کے مختلف عملوں میں، آکسیجن کے ایٹموں کا کچھ حصہ کلورین ایٹموں سے بدل جاتا ہے، جس سے غیر اشتراک شدہ الیکٹرانوں کی تعداد بڑھ جاتی ہے۔ لہذا، TiO₂Ru0 کے ساتھ سرایت شدہ ہے₂یا Ru0₂TiO کے ساتھ سرایت شدہ ہے۔₂، اور یہ مرکب الیکٹروڈ کو موصل بناتا ہے۔

TiO میں Ta اور Nb کا 1% mol ڈوپنگ₂(دونوں صرف ایک الیکٹران Ti سے زیادہ ہیں)، جس کی چالکتا بالترتیب 4160 گنا اور 5500 گنا بڑھ گئی ہے۔ Ru0 میں₂-تی0₂n قسم کے سیمی کنڈکٹر، ڈونر روتھینیم میں 4 مفت الیکٹران ہوتے ہیں، جو کہ Ta اور Nb فراہم کرنے والے مفت الیکٹرانوں کی تعداد سے زیادہ ہیں، اس لیے اس ٹھوس محلول کی چالکتا بہت اچھی ہے۔

2. دھاتی آکسائیڈ الیکٹروڈ کا کیٹلیٹک میکانزم

رو0₂, Ir0₂، PbO، وغیرہ تھرمل سڑن کے ذریعہ تیار کردہ غیر سٹوچیومیٹرک خرابی ساخت مرکبات ہیں۔ RuCl کی تھرمل سڑن لینا₃مثال کے طور پر 300 ڈگری -500 ڈگری پر، RuO_xکل_yH_zحاصل کیاہے۔ چونکہ کرسٹل جالی میں آکسیجن کے نقائص پیدا ہوتے ہیں، Ru³⁺موجود ہونا چاہئے. جب الیکٹروڈ پر مثبت وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے، تو پہلے Ru³⁺الیکٹرانوں کو ٹائٹینیم میٹرکس میں منتقل کرنے کے لیے پرجوش ہے، جس سے Ru پیدا ہوتا ہے۔⁴⁺ایک مضبوط مثبت چارج سینٹر کے ساتھ۔ اظہار اس طرح لکھا جا سکتا ہے:

آر یو³⁺→ آر یو⁴⁺ + e^- (1.14)

آر یو⁴⁺+ Cl^- → آر یو₄+Cl_{اشتہارات}+ e^- (1.15)

اس وقت، آر یو⁴⁺سیمی کنڈکٹر اتپریرک کی سطح پر ایک فعال مرکز ہے اور ایک مثبت چارج شدہ سوراخ ہے جو الیکٹران کو قبول کرسکتا ہے۔ الیکٹرو اسٹاٹک ایکشن کے تحت، آر یو⁴⁺Cl کو اپنی طرف متوجہ کرے گا^-آکسائڈ/حل انٹرفیس پر، جس کی وجہ سے Cl^-اس پر خارج ہونے کے لیے، اور الیکٹران کو Ru کے ذریعے ٹائٹینیم میٹرکس تک پہنچایا جاتا ہے۔⁴⁺رد عمل کا فارمولا ہے:

آر یو⁴⁺+ Cl^-→ آر یو⁴⁺کل_{اشتہارات}+ e^- (1.16)

اس وقت، آر یو⁴⁺کل_{اشتہارات}Cl کے ساتھ جوڑتا ہے۔^-Cl پیدا کرنے کے لیے انٹرفیس پر₂، اور آر یو⁴⁺الیکٹران حاصل کرتا ہے اور Ru میں تبدیل ہوتا ہے۔³⁺. رد عمل کا فارمولا یہ ہے:

آر یو⁴⁺کل_{اشتہارات}+ Cl^- → آر یو³⁺+C1₂ (1.17)

آر یو کی وجہ سے⁴⁺، آر یو³⁺4d سے تبدیل ہوتے ہیں۔⁴4d تک⁵، اور C1 کی تشکیل₂نظام کی توانائی کو بھی کم کرتا ہے، رد عمل کو آگے بڑھانا آسان ہے، لہذا فارمولہ (1.14) شرح کنٹرول کا مرحلہ ہے۔

Ru02 کے کیٹلیٹک میکانزم کے مطابق، محققین کا خیال ہے کہ PdCl کے تھرمل سڑن سے پیدا ہونے والا PdO₂ایک غیر سٹوچیومیٹرک آکسیجن کی کمی کا مرکب ہے، اور وہاں Pd ہے۔⁺کرسٹل جالی میں، اور اس پر کلورین کے ارتقاء کا طریقہ کار Ru کی طرح ہے۔³⁺اس طرح ٹائٹینیم پر مبنی نوبل میٹل آکسائیڈ کا خلاصہ الیکٹروڈ کا کیٹلیٹک طریقہ کار یہ ہے:

Mn⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e^- (1.18)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺+ Cl^- → M(n+1)+Clads + e^- (1.19)

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺کل_{اشتہارات}+ Cl^- → Mn⁺+ Cl₂ (1.20)

ڈاؤن لوڈ، اتارنا ٹیگ: ٹائٹینیم انوڈ چالکتا اور کیٹلیٹک میکانزم کا تعارف، چین، مینوفیکچررز، سپلائرز، فیکٹری، اپنی مرضی کے مطابق، تھوک، کم قیمت، اسٹاک میں