[發明專利]一種嵌入釕鋯錫鈦氧化物的活性涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201410037157.1
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103774175A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 王萍;唐電;王欣;鄭翔;易中華;郭添福;張騰;邵艷群;顏琦
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06;C25B11/08;C25B11/10
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于應用電化學和能源工業的電極材料領域，涉及一種具有高電催化性能的材料及其制備方法。具體的應用領域包括酸性溶液電解、稀鹽水電解、有機溶液電解、陰極防護、電化學傳感器等電化學部件和器件。特別適宜在氯、氧雙析電解槽中用作為電極材料的活性涂層。

背景技術

活性電極是電化學工業中關鍵的部件，1965年Beer?首次開發出二氧化釕涂層陽極，開拓了新一代的陽極材料，活性涂層的存在賦予這類陽極高的析氯活性。經過大量研究，在活性涂層中，以RuO₂+TiO₂復合而成的二元氧化物具有較優越的綜合性能，是析氯工業用的最普遍采用的涂層材料。人們逐漸認識到，二氧化釕涂層并不適合在析氧的場合中應用。1991年Vercesi等提出了采用銥基氧化物可以實現析氧反應的需求，以后開發成功了IrO₂+Ta₂O₅復合氧化物陽極材料，該材料可以適合更為苛刻的電解條件，而且具有更高的析氧活性。目前，析氯和析氧電極已成為電化學工業中最主要的兩類析氣活性電極材料。隨著工業的發展，應用領域的擴大，使用環境的復雜，傳統上單一的析Cl₂、析O₂用陽極的局限性日益凸顯。如在電冶金領域、電解酸性水溶液和高氯酸鹽生產中，更多的情況是電解液中存在含氧和含氯化合物，使電解環境更為苛刻，電極材料因此也受到更嚴峻的考驗。為此，研發氧、氯雙析電極材料有非常重要的實際意義。為了開發新型的活性涂層，本研究團隊圍繞著TiO₂+RuO₂和IrO₂+Ta₂O₅進行了深入的研究，取得了一定的成果，如在2008年《美國陶瓷學會會刊》的91卷中以“Phase?Structure?and?Microstructure?of?a?Nanoscale?TiO₂-RuO₂-IrO₂-Ta₂O₅?Anode?Coating?on?Titanium”為題，披露了一種TiO₂+RuO₂+IrO₂+Ta₂O₅活性涂層的制備技術；在中國專利200810072273.1中提出了采用交替結構的活性“具有交替結構涂層的鈦陽極的制備方法”的發明專利，獲得了發明專利權。這些涂層在改善鈦陽極的耐蝕性上起到明顯的效果。最近，本研究小組的研究發現采用嵌入釕系氧化物的方法，更可以實現釕系和銥系活性物質與性能的調控。即在IrO₂-Ta₂O₅涂層氧化物中投加RuO₂-ZrO₂-SnO₂-TiO₂?氧化物納米晶的方法，改善IrO₂+Ta₂O₅的析氯特性，制備出一種新型的釕鋯錫鈦氧化物的嵌入式結構的銥鉭活性陽極涂層，將可以獲得同時析氧和析氯的特性，從而可以獲得高效的氧、氯雙析活性涂層電極材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種嵌入釕鋯錫鈦氧化物的活性涂層及其制備方法，從而獲得有更強普適作用的高活性電極材料。

本發明的思路是在原有的銥鉭氧化物活性涂層中，利用嵌入技術在該涂層中添加釕鋯錫鈦氧化物，以提高銥鉭氧化物能在同時析氧和析氯場合中具有更優越的活性。這一思路是基于銥鉭氧化物和釕鈦氧化物分別是目前公認的析氯和析氧最常用的兩類活性電極材料，我們最近的研究發現，釕鋯錫鈦氧化物是活性較釕鈦氧化物更高的涂層材料。隨著日益增長的工業的發展，應用領域的擴大，使用環境的復雜，傳統上單一的析Cl₂、析O₂用陽極的局限性日益凸顯。為了適應這一變化，本團隊提出了采用在銥鉭氧化物活性涂層中嵌入釕鋯錫鈦氧化物，使得電極在服役過程中，除了銥鉭氧化物的析氧反應以外，裸露在表面的釕鋯錫鈦氧化物可以進行析氯反應，增強的電極的有效活性。這種氧、氯雙析電極材料具有非常重要的實際意義。