[發明專利]一種鈦基TiNx/TiO2-RuO2納米涂層陽極

有效

• 申請號: 201510285842.0
• 申請日: 2015-05-29
• 公開（公告）號: CN104846399B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 閆鎮威
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: C25B11/10
• 分類號: C25B11/10;C23C28/00;C23C18/12;C23C8/36
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

本發明屬于電化學行業中不溶性陽極制備技術領域，具體涉及一種鈦基TiNx/TiO2?RuO2納米涂層陽極。該陽極包括位于內部的鈦基，位于中間的TiNx中間層，位于外部的TiO2?RuO2納米涂層；所述TiNx中間層通過將鈦基進行離子滲氮處理制得；所述TiO2?RuO2納米涂層通過溶膠凝膠法制備獲得。本發明所提供陽極中TiNx中間層厚度可達50~200μm；TiO2?RuO2納米涂層包括多層結構，晶粒尺寸細小并且排列均勻，呈現出較好的納米陣列，能夠極大地增大陽極的活性表面積，提高陽極的電催化活性。相較于現有技術，其電催化活性和壽命均現有明顯的提高，具有較好的推廣應用價值。

技術領域

本發明屬于電化學行業中不溶性陽極制備技術領域，具體涉及一種鈦基TiNx/TiO2-RuO2納米涂層陽極。

背景技術

陽極是電化學工業中關鍵的部件，一般分為可溶性陽極和不溶性陽極。其中可溶性陽極最早應用是石墨陽極和鉛陽極。陽極按照析出的氣體不同，又可分為析氯陽極和析氧陽極。石墨陽極屬于析氯陽極，鉛合金陽極屬于析氧陽極。

隨著工業和科學技術的不斷發展，傳統的陽極材料越來越表現出其局限性。如石墨陽極的耐蝕性不是很理想、強度也不高；鉑陽極的電催化性能不好，價格昂貴。這就促使人們研究開發電催化性能更高、服役壽命更長的陽極。

鈦基氧化物涂層不溶性陽極的出現給電化學工業的發展帶來了飛躍式的發展。而隨著工業應用的迅猛發展，目前，Ti/TiO2-RuO2涂層陽極廣泛應用于氯堿工業、電鍍工業、工業廢水處理、光催化等領域。

然而，在高過電位下，電解液通過涂層中的微裂紋與基體接觸，因而Ti基體表面易氧化生成導電性差且疏松的TiO2層，使得槽電壓在幾個小時內急劇升高并造成涂層剝落，尤其在過電位較高的析氧環境下對陽極的要求更為苛刻。因而實際使用中還需對Ti基氧化物涂層陽極進行改進以提高其電催化活性、服役壽命和穩定性。一般來說，Ti陽極的失效或失活主要有兩種形式，其一是涂層脫落，其主要原因被認為是涂層結合力不牢，還有認為是由于氧原子弱化了基體和涂層間的結合力所致；另一種失效形式是鈍化，其機理可用活性中心消失論和基體氧化論加以解釋，可以描述為Ti在制備的加熱過程中和在電解質中進行電化學催化時發生氧化，生成較為疏松并且導電性差的穩定的TiO2層。因此如何推遲鈦基體氧化、鈍化，如何增強涂層組織及其與基體的結合力是目前針對氧化物涂層陽極獲得穩定電催化活性和長壽命的研究重點。

發明內容

本發明目的在于提供一種鈦基TiNx/TiO2-RuO2納米涂層陽極，該陽極中對于鈦基基體表面進行了氮化處理，從而在鈦基與TiO2-RuO2涂層間形成中間層TiNx，該中間層可有效阻止高電位下鈦基氧化或鈍化現象發生；同時該陽極中TiO2-RuO2涂層采用溶膠凝膠法制備而成。

本發明所采取的技術方案如下。