[發明專利]一種新型涂層鈦陽極

無效

• 申請號: 200710009803.3
• 申請日: 2007-11-14
• 公開（公告）號: CN101235513A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 陳永毅;唐電;邵艷群;王欣;劉雪華;顏琦;浦達昌
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C25B11/02
• 分類號: C25B11/02;C25B11/08
• 代理公司: 福州元創專利代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于電化學工業領域，更具體涉及一種具有類三明治結構的新型涂層鈦陽極，它特別適宜用于同時析氯和析氧，因此在酸性的含鹽溶液電解中有較高的析氣活性和較高的耐蝕性。

背景技術

電化學早期使用的電極材料是人造石墨，自從1965年Beer首次開發出Ti基二氧化釕涂層陽極后，徹底改變了陽極材料選擇的傳統思路。此后以氧化釕為活性組元的釕系鈦陽極材料在析氯電化學工業中迅速推廣應用。作為有代表性的釕-鈦氧化物被覆鈦陽極仍然是最重要的析氯電極材料之一。在電極開發的過程中人們逐漸意識到釕系鈦陽極并非屬于廣譜型的電極材料，它們的析氯電位低，最適宜在食鹽水電解工業中使用，但是它們不適合在酸性的電化學環境中工作。對于酸溶液的電解，主要是水冶金等行業，它們最基本的要求是析氧性能。最近十年，人們通過對銥系鈦陽極的研究，成功研制了銥-鉭氧化物鈦陽極，它在硫酸溶液中具有很低的析氧電位，在析氧工業中得到很好的應用。該銥-鉭氧化物鈦陽極已成為析氧領域中最具代表性的陽極涂層材料。

銥-鉭氧化物鈦陽極在酸液的電解工業的成功應用為電極材料在新的應用領域展現了生機。隨著近年來在冶金、制藥和水處理的不同電化學工業系統中采用鈦陽極的研究的快速發展，設計開發不同析氣要求的電極材料已成為國際電極研究的熱點。如目前尚未開發出適用于酸性食鹽水電解的電極材料。對于酸性食鹽水的電解，上述兩種具有代表性的電極材料的電催化性能均不理想。因此，如何開發兼具析氯和析氧功能性的電極材料，就是目前亟待解決的問題之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型涂層鈦陽極，該新型涂層鈦陽極是引入銥-鉭氧化物和釕-鈦氧化物涂層，通過類三明治的層次結構，使它們在析氯和析氧方面的優勢得以保持，并且具有很好的耐腐蝕性能，從而該新型涂層鈦陽極能夠在酸性食鹽水中進行電解；并且該新型涂層鈦陽極的制備方法簡單，原料易得。

本發明的一種新型涂層鈦陽極，包括鈦基體和陽極活性涂層，其特征在于：所述涂層為類三明治結構的三層，即分為里層涂層，芯層涂層，外層涂層；所述里層涂層和外層涂層均為銥-鉭氧化物涂層，所述芯層涂層為釕-鈦氧化物涂層。

本發明的顯著特點是：

(1)本發明根據適用于酸性食鹽水電解的電極材料的具體情況，在酸性食鹽水電解中必須著重解決的是析氧及其穩定性這兩個關鍵問題，因此選擇了以銥-鉭氧化物為反應層和防護層的設計，將能夠對析氯反應起到促進作用的釕-鈦氧化物涂層作為夾層，將大有裨益。

(2)通過實驗發現，由銥系和釕系氧化物構成的三明治涂層結構的陽極，將可以發揮釕系氧化物的析氯特性和銥系氧化物的析氧特性，從而使得電極可以同時具有析氯和析氧活性，可以開發出適用于酸性食鹽水電解的電極材料，在此基礎上，提出了本發明的一種新型的類三明治結構的鈦陽極。這種新型結構的鈦陽極的特點是，在陽極基材上依次沉積三層兩種成份以至性能迥然不同的涂層物質。即里夾層1的涂層成份與外夾層3的涂層成份相同，均為銥-鉭氧化物涂層，在里夾層1和外夾層3中間是成分為釕-鈦氧化物涂層的芯層2。這樣的新穎層次結構的鈦陽極可以達到在酸性食鹽水的電解中具備良好電催化性能的要求。各層中被覆貴金屬的質量比例會對性能產生影響。實驗表明，為了獲得同時具有析氯和析氧活性的電極，釕和銥的比例要相當。釕比例降低，則析氣(包括氧氣和氯氣)活性下降；銥的比例降低，則耐腐蝕性明顯下降。因此，釕和銥的比例要加以控制。即控制總投入的釕和銥的比例(按質量比計算)約為1∶1，較為恰當。研究還表明，當將釕元素在里夾層和外夾層平均分配時，可以獲得較優越的綜合性能。也就是說，投入的釕和銥在各層中的質量分配比例即里層涂層中銥∶芯層涂層中釕∶外層涂層中銥的質量比例為1∶2∶1，可以獲得較優越的析氣和耐腐蝕性的綜合性能。

附圖說明

圖1是本發明的新型涂層鈦陽極結構示意圖，其中0鈦基體；1里層涂層；2芯層涂層3外層涂層。

圖2是不同鈦陽極在每升含50g氯化鈉和0.5mol硫酸的溶液中進行電位測試結果圖，其中A1釕-鈦氧化物涂層鈦陽極；A2銥-鉭氧化物涂層鈦陽極；A3里層涂層和外層涂層成份為銥-鉭氧化物、芯層涂層成份為釕-鈦氧化物的類三明治結構鈦陽極。

具體實施方式

本發明的新型涂層鈦陽極的各層中貴金屬的被覆質量比即里層涂層中銥∶芯層涂層中釕∶外層涂層中銥的質量比例為1∶2∶1。

本發明的鈦陽極的制備方法為：

(1)基材的處理，即清洗劑去酯、去油，酸洗、刻蝕；

(2)活性涂層涂液的制備；

(3)活性涂層里層涂層，芯層涂層，外層涂層的涂覆；