[發(fā)明專利]一種復(fù)合電極的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210231717.8
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN103526227A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞紅梅;張長昆;衣寶廉;邵志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C25B11/10
• 分類號: C25B11/10;C25D11/26;C30B29/16;C30B29/64
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合電極的制備。在鈦基底上生長的二氧化鈦納米管陣列，采用氫氣氣氛下焙燒二氧化鈦納米管陣列，增大其電導(dǎo)率；以改進后的二氧化鈦納米管陣列為基底沉積涂層，得到高電導(dǎo)率的二氧化鈦納米管陣列復(fù)合電極。

背景技術(shù)

二氧化鈦納米管陣列與二氧化鈦納米粉末相比具有更大的比表面積和更強的吸附能力，在氣體傳感材料、太陽能電池、光催化等方面具有潛在的應(yīng)用價值。由于二氧化鈦納米管陣列在酸性條件下具有優(yōu)秀的穩(wěn)定性及抗腐蝕性，并且結(jié)構(gòu)規(guī)整有利于反應(yīng)氣體傳輸，在燃料電池領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。然而由于二氧化鈦的本征電導(dǎo)率較低，不能像傳統(tǒng)催化劑碳載體一樣傳遞電子，從而在燃料電池中的應(yīng)用受到限制，本文提出了一種改性二氧化鈦納米管陣列的方法，實現(xiàn)了其本征電導(dǎo)率的顯著提高，從而能夠促進二氧化鈦納米管陣列在燃料電池及其它電池與電化學(xué)反應(yīng)器領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

專利CN201110145920.9中描述了一種金屬負載二氧化鈦納米管陣列制備復(fù)合材料的方法。采用脈沖電沉積PtNi雙金屬于二氧化鈦納米管陣列上。

專利CN201110418390.0中描述了一種采用Ni電沉積后浸漬還原催化劑的方法。改性后的二氧化鈦納米管陣列具有良好的導(dǎo)電性能，但是專利并沒有解決二氧化鈦本征電導(dǎo)率問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種復(fù)合電極的制備，即為高電導(dǎo)率二氧化鈦納米管陣列復(fù)合電極的制備工藝。

在鈦基底上生長的二氧化鈦納米管陣列，采用氫氣氣氛下焙燒二氧化鈦納米管陣列，增大其電導(dǎo)率；以改進后的二氧化鈦納米管陣列為基底沉積涂層，得到高電導(dǎo)率的二氧化鈦納米管陣列復(fù)合電極。

本發(fā)明利用一次氧化或退火后的二次氧化的陽極氧化法制備出二氧化鈦納米管陣列。

本發(fā)明中所有的鈦基底為鈦板及其合金還包含純鈦卷等其它適宜本發(fā)明使用的鈦產(chǎn)品。本發(fā)明中陽極氧化步驟包含：

1）配制電解質(zhì)溶液，溶質(zhì)為氟化銨，溶劑為有機溶劑、或有機溶劑和水混合液；溶液中氟化銨的濃度為0.05～1.0wt%，水含量在0～19.95wt%；有機溶劑為80～99wt%的乙二醇；

2）以鈦基底TiO₂nanotube/Ti為工作電極，石墨板為對電極進行電化學(xué)陽極氧化，得一次氧化的TiO₂nanotube/Ti；其中工作電極和對電極間距在1.0～5cm，氧化電壓為5～100V，氧化時間為0.5～20h。

本發(fā)明中焙燒在氫氣氣氛：氫氣濃度可選2～99.9999%不等；焙燒壓力在0～5MPa不等；焙燒時間在5～120h不等；焙燒溫度在50～750℃不等。

氫氣流量在5～1000ml?min^-1不等；

所述退火后的二次氧化法為在上述的條件下退火后再次進行陽極氧化。

本發(fā)明所述的涂層沉積方法包含物理沉積和化學(xué)沉積方法。

本發(fā)明所述的物理沉積方法包含磁控濺射沉積法、物理蒸發(fā)沉積方法等。

本發(fā)明所述的化學(xué)沉積方法包含常見的乙二醇還原法、硼氫化鈉還原法、甲醇還原法，檸檬酸還原法、電沉積法、水熱法、溶膠凝膠法、氫氣還原法等。

本發(fā)明中氫氣氣氛下焙燒退火后的沉積的涂層包含金屬、金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物催化劑材料。

本發(fā)明中制備的復(fù)合電極可用于燃料電池及其它電池與電化學(xué)裝置中。

本發(fā)明中制備的復(fù)合電極可用于電化學(xué)反應(yīng)器中，其中所述的復(fù)合電極被設(shè)置電化學(xué)反應(yīng)器中。

本發(fā)明描述了一種高電導(dǎo)率二氧化鈦納米管陣列復(fù)合電極的制備工藝，該復(fù)合電極在氫氣氣氛退火后電導(dǎo)率顯著提高，沉積涂層后所制備的復(fù)合電極可用于電池以及其它電化學(xué)反應(yīng)器。

附圖說明

圖1本發(fā)明實施例1制備的二氧化鈦納米管陣列掃描電鏡（SEM）圖片。

圖2本發(fā)明實施例1中制備的H-二氧化鈦納米管電極掃描電鏡圖片。

圖3本發(fā)明實施例2中測得的復(fù)合電極CV曲線。

圖4本發(fā)明實施例2中測得的沉積Pt催化劑涂層后，復(fù)合電極CV曲線。

具體實施方式

以下實施例將是對本發(fā)明的進一步說明。

實施例1

以鈦為基底采用一次陽極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列。