二氧化铅的应用

背景及概述^[1][2]

二氧化铅又称棕色氧化铅。化学式PbO2，式量239.19，棕色细片粉末。密度9.375g/cm3，难溶于水和乙醇。将二氧化铅加热，它会逐步转变为铅的低氧化态氧化物并放出氧。

二氧化铅系两性氧化物，酸性比碱性强。跟强碱共热生成铅酸盐。有强>氧化性。跟硫酸共热生成硫酸铅、氧气和水。跟盐酸共热，生成二氯化铅、氯气和水。跟硫、磷等可燃物混和研磨引起发火。用作分析试剂、氧化剂、媒染剂、蓄电池电极，还用于制火柴、染料等。用熔融的氯酸钾或硝酸盐氧化一氧化铅，或用次氯酸钠氧化亚铅酸盐可制得二氧化铅。二氧化铅具有类似金属的良好导电性，(比电阻4～5×10^-5Ω·cm)，良好的化学稳定性(可耐大多数强酸和氧化剂腐蚀)，较高的硬度，耐磨损，重量轻，成本低等优点广泛应用于电化学工业中作为阳极材料。

应用 ^[2-3]

一、用于制备一种二氧化铅多孔电极

二氧化铅电极在水溶液中具有析氧电位高、耐蚀性好、导电性好、可以通过大电流 等优点，因而广泛的应用于化工生产、污水处理、臭氧的产生及阴极保护等领域。现有的二氧化铅电极分为有基体和无基体两类。目前，在有基体的二氧化铅电极中， 由于钛具有良好的导电性、耐蚀性及和二氧化铅接近的膨胀系数，而被广泛的用作二氧 化铅电极的基体。但这种电极表面避免不了会有一些晶界的缝隙，反应所产生的部分氧 通过这些缝隙到达基体表面，形成二氧化钛(TiO2)的过渡层，致使电极内应力急剧上升，结合力大大下降，最终导致镀层脱落。为了保证基体和表面镀层之间的结合力和导电性，有人在钛基体和表面镀层之间添加了过渡层，但这种方法所制备的电极使用寿命依然没 有很大幅度的提高。也有人用石墨、ABS塑料做基体电镀二氧化铅，但这种电极目前并没有大量应用的相关报道。为了克服钛基体钝化的问题，有人制备了无基体陶瓷二氧化铅电极，但这种陶瓷本 身机械强度低，易破碎，且只能制成棒状结构，这给大规模生产和电解槽的设计带来了许多不便。同时高温生产陶瓷周期长、成品率低，导致这种电极的成本也较高。也有人用二氧化铅粉末和聚四氟乙烯或聚丙烯颗粒按一定比例混合后经压片制备无基体的二氧化铅电极，由这种方法所制备的电极，二氧化铅颗粒一般不能均匀分散在电极中，从而导致了电极的内阻较大，部分二氧化铅颗粒也较易落，这也就限制了这种电极的推广使用。CN200610104501.X提供了一种电化学活性高、电解效率高、电极使用寿命长的二氧化铅多孔电极的制备方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：首先在电镀液中加入硝酸铅和一种或两种电化学修饰用离子，使电镀液中Pb²⁺地浓度为0.2～0.5mol/L，电化学修饰用离子的浓度为0.02～0.08mol/L，电镀液的pH值为1～4，所说的电化学修饰用离子为F^-、Bi³⁺、 Co²⁺、Ce³⁺，将片状的钛电极作为阳极，不锈钢片状电极作为阴极置于上述溶液中在电流密度为10～20mA/cm2，电镀液温度为65～75℃下电镀10～15h，然后将电镀在钛电极上 的黑色二氧化铅取下，用球磨机磨碎，选取粒径小于80μm的二氧化铅颗粒；将上述二 氧化铅颗粒与聚四氟乙烯乳液按聚四氟乙烯：二氧化铅为1∶4～1∶10的质量比混合，然 后在二氧化铅颗粒与聚四氟乙烯乳液的混合物中加入Nafion液，其中加入的Nafion液 与二氧化铅的质量比为1∶8～1∶20；再在上述三种物质组成的混合物中加入蒸馏水，其中 混合物与蒸馏水的体积比为：3∶1～1∶1，超声波中震荡30～60分钟，然后在80℃水浴中 搅拌至泥状，取出置入模具，在170～180℃、5～15MPa模压下热压20～40min，取出冷却、干燥即可。本发明模压前在模具中还铺设有直径为0.5毫米的表面电镀有α二氧化铅的钛丝网。

本发明所制备的电极主要用于处理有机燃料的污水，也可用于化工生产和臭氧的生 产。由于本发明在制备二氧化铅电极的过程中采用了无基体的制备工艺，电极在使用过程中不存在镀层脱落的问题，因此电极有较长的寿命；而在本发明制备二氧化铅颗粒的 过程中加入了修饰粒子，使所制备的二氧化铅电极有更高的电化学活性；同时在制备电 极的过程中，一方面在电极中加入了具有导电性的Nafion，另一方面在电极中置入了钛网，因而所制备的电极有较小的内阻。因此用该方法所制备的电极有较长的寿命、较高的电化学活性以及较低的内阻。

二、用于制备一种二氧化铅电极板

CN200910243793.9提供一种二氧化铅电极板及其制备方法。一种二氧化铅电极板，其特征在于，该二氧化铅电极板由基底和二氧化铅包层组成。所述二氧化铅包层总厚度为1-8mm，优选2-6mm。所述基底为金属基板、陶瓷基板、纤维基板、工程塑料基板中的任意一种。一种二氧化铅电极板的制备方法，其特征在于，采用化学镀、电镀、喷涂、碾压方法中的一种或多种，在基底上得到二氧化铅包层，所述基底选自金属基板、陶瓷基板、纤维基板、工程塑料基板中的任意一种。包括以下步骤：

(1)在金属基板上制备锡锑氧化物涂层；

(2)将涂有锡锑氧化物涂层的金属基板放入电镀液中，电镀液成分为硝酸铅200-250g/L、硝酸20-30g/L，涂有锡锑氧化物涂层的金属基板作为阳极，阴极采用石墨棒或者不锈钢板，电流密度200-800A/m2，温度80-95℃，空气搅拌，电积时间1-15h，在阳极上形成0.5-4mm厚的二氧化铅电镀层，得到二氧化铅电极板。

本发明的有益效果为：

1、本发明二氧化铅电极板导电性好，耐蚀性好。

2、本发明二氧化铅电极板强度高，不易破碎。

3、本发明二氧化铅电极板生产方法简单，成本低，易于推广应用。

主要参考资料

[1] 中学教师实用化学辞典

[2] CN200610104501.X 一种二氧化铅多孔电极的制备方法

[3] CN200910243793.9 一种二氧化铅电极板及其制备方法