[發明專利]IrO2種子嵌入銥系涂層鈦陽極及其制備方法

有效

• 申請號: 200910111863.5
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101565836A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 唐電;杜民;顏琦;王欣;張騰;邵艷群
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C25B11/10
• 分類號: C25B11/10;C23C18/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于電化學工業的電極材料領域，應用領域包括酸性溶液電解、水處理、陰極防護、醫療衛生和環境保護，具體涉及對主要用于析氧領域的水處理、電冶金、醫療器械和醫藥加工領域。具體涉及采用添加IrO₂種子用以改善含銥活性氧化物涂層鈦陽極性能的新技術。

背景技術

最早電化學工業使用的電極材料是人造石墨。1967年活性氧化物問世后，釕系氧化物取代了石墨成為工業用的鈦陽極。Ru-Ti氧化物涂層屬于析氯的最具代表的電極材料。從1998年開始，人們又發現銥系氧化物涂層可以適宜在高腐蝕條件下作為析氧電極材料。而Ir-Ta氧化物涂層鈦陽極則是析氧的最具代表的電極。然而Ir-Ta氧化物涂層鈦陽極在硫酸溶液電解的條件下的活性和耐蝕性仍需要極大的改善。

鑒于涂層的組織結構改善成為陽極材料的近期研究熱點，本研究小組在析氯電極材料的研究中發現，采用引入氧化物種子的方法，可以提高釕系氧化物鈦陽極的活性中心的分布和密度，改善性能。提出了帶有種子的釕系氧化物涂層鈦陽極的技術發明。本研究小組最近分析銥系氧化物涂層，意識到對于這一涂層系統，也同樣具備引入氧化物種子改善性能的潛力。本研究小組通過實驗，探索了引入IrO₂種子的不同方法，認為對于銥系氧化物涂層，采用添加納米IrO₂種子的嵌入技術可以更有效地提高鈦陽極的性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米IrO₂種子嵌入銥系氧化物涂層鈦陽極及其制備方法，以提高銥系氧化物特別是Ir-Ta氧化物涂層鈦陽極的活性，從而提高鈦陽極性能；本發明的制備方法具有簡單便捷，可操作性強，性價比高的特點。

本發明的納米IrO₂種子嵌入涂層鈦陽極為：所述鈦陽極的鈦基材表面沉積覆蓋有銥系氧化物涂層，所述銥系氧化物涂層是添加納米IrO₂種子的氧化物涂層。

本發明的納米IrO₂種子嵌入涂層鈦陽極的制備方法的核心技術為：

a)首先制備具有納米尺度的IrO₂種子；

b)將納米IrO₂種子添加于含銥活性溶液之中，獲得含納米IrO₂種子的含銥活性涂料，將涂料按常規的方法沉積處理獲得了IrO₂種子嵌入的銥系涂層鈦陽極。

本發明的顯著優點是：

a)本發明有效的利用了晶體外延生長的機理，在活性涂層中直接采用能提供活性晶體外延生長的種子，即添加具有納米尺度的IrO₂種子，這些種子對活性涂層的晶粒的形核和生長，可以起到更加明顯的和直接的誘導作用，從而有效地控制電極活性涂層的晶體結構和組織，優化活性中心的組織結構，從而使鈦陽極涂層的活性穩定和提高。

b)本發明采用了IrO₂種子是由于其晶相為金紅石結構，與活性涂層的主相一致，由于IrO₂種子是單獨制備，其精細的尺度和涂層組織容易得以控制。為此，在沉積涂層時的工藝控制簡化，總體不使加工成本明顯增加。由于提高鈦陽極涂層的性能，使電極產品的性價比得以明顯改善。

附圖說明

圖1為作為對比的銥系氧化物涂層鈦陽極的熱分析曲線：(a)傳統的單元IrO₂涂層鈦陽極，(b)為添加20％IrO₂的種子的鈦陽極。

圖2為添加0％，10％，20％和30％IrO₂種子的Ir-Ta氧化物涂層鈦陽極(分別記為A，B，C和D)在0.5mol/L的H₂SO₄中的循環伏安曲線。

具體實施方式

本發明的所述鈦陽極的鈦基材表面沉積覆蓋有銥系氧化物涂層，所述銥系氧化物涂層是添加納米IrO₂種子的含銥氧化物涂層。

制備IrO₂具有金紅石結構的種子，其種子粒徑＜40nm；IrO₂種子粒徑最佳為10～30nm。

納米IrO₂種子的摩爾含量按設計涂層中Ir總量的5～40％投加；按設計總量計算的最佳投加量為10～30％。

本發明納米IrO₂種子嵌入涂層鈦陽極的制備具體步驟為：

1)鈦基處理：將鈦基材用清洗劑去酯、去油，酸洗、刻蝕；

2)IrO₂種子的制備：