[發明專利]一種粉末固化法制備金屬氧化物電極的方法

有效

• 申請號: 201410328746.5
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104099636B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 徐浩;馮江濤;延衛;汪明
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C25B11/10
• 分類號: C25B11/10;C02F1/46
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種制備金屬氧化物電極的方法，特別涉及一種粉末固化法制備金屬氧化物電極的方法。

背景技術

電化學處理技術作為一種新穎的物化處理技術，受到越來越多科研工作者的關注與重視。電化學水處理技術的核心在于其所使用的水處理電極，主要是指所用陽極。用于廢水處理的陽極，由于使用環境較苛刻的特點，因此，陽極應該具有以下幾方面良好的性能：(1)真實表面積大；(2)電極導電性高，以便降低能耗，減少成本；(3)電催化活性高，選擇性好，氧過電位高，析氧副反應小；(4)機械及化學穩定性高；(5)電極材料便宜易得。

由于傳統電極的缺陷，目前研究及應用較多的電極為金屬氧化物陽極，又稱形穩陽極DSA(Dimensionally?Stable?Anode)，由H.B.Beer發明，于1968年由意大利De?Nora公司首先實現工業化生產。形穩陽極一般由金屬基體、中間惰性涂層及表面活性涂層組成。金屬基體起支撐骨架與導電作用，目前常用的金屬基體為鈦金屬；中間惰性涂層一般是為了提高形穩陽極穩定性而添加的涂層，能夠有效阻止電解液及活性氧向基體方向的遷移；表面活性涂層則是參加陽極電化學反應的主要部分，起到電化學催化與導電作用。形穩陽極的問世，解決了傳統電極所存在的物理化學性質不穩定以及易溶解等缺點。

自20世紀80、90年代以來，國內外關于以鈦金屬為基體的金屬氧化物涂層電極報導文獻很多，主要包括：Sb-SnO₂、PbO₂、RuO₂、IrO₂、Ta₂O₅及Nb₂O₅，其中鈦基體銻摻雜二氧化錫電極因為其較為優異的催化性能及易于改性摻雜等特點而受到較多的關注與研究，并得到一定程度的應用。

目前文獻及專利報道的鈦基體銻摻雜二氧化錫電極制備方法主要有：刷涂熱分解法(稀有金屬與硬質合金,2005,33(3):46)、旋轉刷涂方法(Chinese?Chemical?Letters,2011,22:354)、電沉積法(Materials?Letters,2007,61:4920)、噴霧熱解法(Journal?of?Applied?Electrochemistry,1996,26:83)、超聲噴霧熱解法(Electrochemical?and?Solid-State?Letters,2008,11(5):J37)、水熱法(Chinese?Chemical?Letters,2007,18:997)及梯度功能法(功能材料，2001，32：431)等。

鈦基體Sb摻雜SnO₂電極的性能與壽命有賴于其制備的方法。目前的制備方法依然以涂覆熱分解法為主，新的制備方法與工藝雖有提出，但是并沒有得到足夠的重視與發展。因此新的制備方法與技術將是未來鈦基體Sb摻雜SnO₂電極發展的一個重要方向(化工進展，2013,32(S1)：145)。而現有的金屬氧化物陽極不能很好的解決高溫熱分解過程中所產生的金屬氧化物表層裂紋。

發明內容

本發明的目的在于提供一種粉末固化法制備金屬氧化物電極的方法，該方法能夠避免高溫熱分解過程中金屬氧化物表層裂紋的產生。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案包括以下步驟：

1)將Sn鹽和Sb鹽加入乙醇中并調整pH值至1～3，混合均勻后得到混合溶液；將混合溶液加入到水熱反應罐體中于145～200℃反應12～72小時，反應結束后收集水熱反應罐體內的固體并進行干燥，接著將干燥后的固體置于馬弗爐中，以1～5℃/分鐘的升溫方式從室溫升溫至400～550℃，保溫使Sn鹽和Sb鹽發生氧化，最后冷卻并研磨過篩，得到銻摻雜二氧化錫粉末；其中，Sn鹽中含有的Sn和Sb鹽中含有的Sb的摩爾比為(5:1)～(15:1)；

2)將銻摻雜二氧化錫粉末、固化膠及導電劑按照(1～10)：1：(0～1)的質量比混合均勻，并用有機溶劑調節黏度，得到具有流動性的含銻摻雜二氧化錫粉末的刷涂液體；

3)在草酸刻蝕過的鈦基體表面均勻的刷涂含銻摻雜二氧化錫粉末的刷涂液體，然后將含銻摻雜二氧化錫粉末的刷涂液體中的有機溶劑揮發，得到金屬氧化物電極。

所述的Sn鹽為四氯化錫或氯化亞錫，Sb鹽為三氯化銻。

每升乙醇中加入0.01～3mol的Sn鹽。

所述的研磨過篩時采用的篩孔為200～1200目。