[發(fā)明專利]表面覆蓋納米銠銥涂層的鈦電極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010218092.2
• 申請(qǐng)日: 2010-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101914781A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張世文;陳立義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波鷹(廈門(mén))科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C25B11/08
• 分類(lèi)號(hào): C25B11/08;C02F1/461;C23C18/08
• 代理公司: 廈門(mén)南強(qiáng)之路專利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電化學(xué)的電極材料，特別是涉及一種表面覆蓋納米銠銥涂層的鈦電極材料及其制造方法。

背景技術(shù)

電化學(xué)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在電化學(xué)工業(yè)(如氯堿工業(yè))、冶金工業(yè)(如電解鋁、電解銅、電解錳等)、環(huán)保工業(yè)等都得到十分廣泛的應(yīng)用。特別是近些年來(lái)，電化學(xué)在廢水處理中得到十分快速的發(fā)展。目前，在電化學(xué)工業(yè)中普遍使用的是石墨電極材料和鉛合金電極材料，此外，還有鐵電極等，其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，但是電流密度小，使用壽命短，且因電極消耗，有大量的電極成分留在產(chǎn)品中，增加了后處理工藝，增加了成本。為了促進(jìn)電化學(xué)的更加廣泛的應(yīng)用，滿足使用的要求，近來(lái)已開(kāi)發(fā)出多種新型電極材料，但多為化學(xué)電池電極和電容器電極，而應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域中的電極材料不多。

中國(guó)專利02243152.7公開(kāi)了一種鈦材電極板，它包括基板，在基板的表面還設(shè)有釕或者銥的涂層。它具有良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電流密度較大，過(guò)電位較小，使用壽命較長(zhǎng)的表面覆蓋納米銠銥涂層的鈦電極材料及其制備方法。

本發(fā)明所述表面覆蓋納米銠銥涂層的鈦電極材料設(shè)有鈦金屬材料基片，在鈦金屬材料基片上下表面設(shè)有納米銠銥覆蓋層，所述鈦金屬材料基片可為片狀鈦金屬材料基片或網(wǎng)狀鈦金屬材料基片等。

本發(fā)明所述表面覆蓋納米銠銥涂層的鈦電極材料的制備方法包括以下步驟：

1)制備鈦金屬材料基片：將厚度為0.04～4.99mm的鈦薄板或鈦合金薄板剪切成長(zhǎng)度為2～200cm，寬度為0.99～200cm的鈦金屬材料基片；

2)制備納米銠銥覆蓋層：將銠銥鹽溶解于正丁醇與異丙醇混和液中，得銠銥溶液，然后將其噴涂在鈦金屬材料基片的正反兩面上，烘干后，燒結(jié)，使銠銥鹽分解生成納米銠銥涂層，取出后冷卻至室溫；

3)重復(fù)步驟2)直至制備納米銠銥覆蓋層10～15層，制得表面覆蓋納米銠銥涂層的鈦電極材料(RhO₂-IrO₂/Ti)。

所得表面覆蓋納米銠銥涂層的鈦電極材料的晶粒尺寸為10～25nm。

在步驟1)中，所述鈦合金薄板可為鈦-鋁合金板、鈦-鉬合金板、鈦-硅合金板或鈦-鐵合金板等；所述鈦薄板或鈦合金薄板剪切，最好剪切后進(jìn)行堿性除油、水洗、酸洗、二次水洗、干燥；所述堿性除油，可在溫度為35～45℃的條件下，將剪切后的鈦薄板或鈦合金薄板在堿性除油液中浸泡30～50s；所述堿性除油液的組成可為碳酸鈉(Na₂CO₃)20g/L和硅酸鈉(Na₂SiO₃)15g/l的水溶液；所述水洗，可將經(jīng)堿性除油的鈦基板用水漂洗2次，每次10～15s；所述酸洗，可將水洗所得的鈦基板于體積比濃度為15％～20％的稀硝酸溶液中浸泡30～45s；所述二次水洗，可將酸洗后的鈦基板用水漂洗2次，每次10～15s；所述干燥，可將經(jīng)二次水洗所得鈦基板掛于掛具上涼干或置于烘箱中65～110℃烘干。

在步驟2)中，所述銠銥鹽可為H₂RhCl₆或H₂IrCl₆等；所述烘干的溫度可為75～180℃，烘干的時(shí)間可為8～25min；所述燒結(jié)的溫度400～550℃，燒結(jié)的時(shí)間可為15～25min。所述將銠銥鹽溶解于正丁醇與異丙醇混和液，按體積比，正丁醇∶異丙醇可為1∶(1～5)；所述銠(Rh)與銥(Ir)的原子比可為6∶1，銠(Rh)和銥(Ir)的總金屬濃度可為0.1～1mol/L。

與現(xiàn)有的鈦電極材料比較，本發(fā)明所述表面覆蓋納米銠銥涂層的鈦電極材料具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)導(dǎo)電效果好

鈦具有非常好的耐腐蝕性，但單獨(dú)作為電極使用，在電解液中的導(dǎo)電效果不理想，由于銠、銥具有良好的導(dǎo)電性，因此在鈦電極基板上覆蓋納米銠銥涂層，可得到具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的鈦電極。

2)耐腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)

經(jīng)試驗(yàn)，所述表面覆蓋有納米銠銥涂層的鈦電極的使用壽命長(zhǎng)達(dá)86000～113000h。

3)電極價(jià)格便宜

銠、銥不僅具有良好的耐腐蝕性和導(dǎo)電性，而且具有很好的電催化效果，但價(jià)格太貴，如果單獨(dú)用其制作電極，價(jià)格勢(shì)必很高。而采取以鈦?zhàn)麟姌O基板，并在其表面覆蓋納米銠銥涂層的辦法，從而得到價(jià)格便宜的鈦電極。

4)過(guò)電位低、電效率高