[發明專利]一種電解二氧化錳用鈦基陽極表面復合涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201710062280.2
• 申請日: 2017-02-02
• 公開（公告）號: CN106835192B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 溫玉清;尚偉;孔丹;劉鳴鳴;龐燕;謝寶慧
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C25B11/04
• 分類號: C25B11/04;C25C7/02;C23C24/10;C23F1/26
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本發明公開了一種電解二氧化錳用鈦基陽極表面復合涂層的制備方法。對工業純鈦片依次進行打磨、堿洗、刻蝕處理；然后，將四氯化錫乙醇溶液和硝酸錳乙醇溶液按照Sn:Mn=6:4（摩爾比）充分混合，制得涂層混合液，對鈦片進行涂刷，將涂刷好的鈦片放入70~90℃的烘箱中烘干10~30分鐘。再將烘干后的鈦片在電爐上煅燒1~20分鐘，煅燒結束后將其取出在室溫下自然冷卻；最后，將鈦片放入馬弗爐中于400~600℃下燒結1小時后自然冷卻至室溫，重復該操作2~4次，在鈦片表面得到電解二氧化錳用鈦基陽極表面復合涂層。本發明方法操作簡單，降低能耗，且所制備的復合涂層致密呈凹凸不平的層狀，該復合涂層修飾的鈦基陽極應用到電解二氧化錳中，能夠有效的降低電解槽壓。

技術領域

本發明屬于電解陽極表面復合涂層技術領域，特別涉及一種電解二氧化錳用鈦基陽極表面復合涂層的制備方法。

背景技術

在電解二氧化錳工業中，電解陽極對電極反應的速度、選擇性(方向)、電流效率、能源消耗及最終產品電解二氧化錳的質量都有較大的影響，因此電解二氧化錳工業受陽極的約束非常大。在電解二氧化錳時對陽極材料來說，由于在陽極發生氧化反應而且通常反應條件比較苛刻，易導致陽極損耗，而且要求電極對沉積二氧化錳有電化學催化性能，有較低的過電位和較低的槽壓，因此對于陽極材料的選擇是電解二氧化錳工業的難題之一。

在電解二氧化錳工業中陽極通常選用不溶性陽極，主要有石墨陽極、鉛及其合金陽極、鈦及其復合涂層陽極和鉑族貴金屬DSA陽極，它們各有優缺點。但鈦及其復合涂層陽極，因為其相比傳統的石墨和鉛合金陽極，具有更優秀的電催化活性和使用壽命，又比鉑族貴金屬DSA電極有更有利的經濟成本優勢，所以被廣泛的用于氯堿行業、電鍍行業、電解行業、污水處理等。因此，在電解二氧化錳工業上，使用鈦基復合涂層陽極成為一種趨勢。較早使用的涂層陽極是二氧化錳修飾鈦基陽極，該陽極存在一定的缺點：二氧化錳涂層表面裂紋較多，孔隙率較大，使用一段時間后電解液會透過活性層與基體反應生成TiO₂中間層，導致陽極電阻變大以致陽極鈍化。為了提高鈦基陽極的電流效率，降低電解槽壓，本發明選用工業純鈦作為基體，二氧化錳和二氧化錫作為復合活性涂層，采用簡易的熱分解方法制備出鈦基復合涂層陽極。該方法制備的陽極具有工藝簡單，選擇性和耐腐蝕性好、價格低廉、電解的二氧化錳產品純度高等特點，具有較大的實用經濟價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種電解二氧化錳用鈦基陽極表面復合涂層的制備方法。

具體步驟為：

(1) 選取工業純鈦片為基體材料，打磨除去鈦片的表面氧化膜，然后放入質量百分比濃度為10%的微沸NaOH溶液中加熱5~20分鐘，再取出鈦片用蒸餾水沖洗干凈，然后放入質量百分比濃度為10~30%的微沸草酸溶液進行酸刻蝕1~2小時，最后用蒸餾水沖洗干凈，得到表面呈灰色麻狀的鈦片，將其浸入無水乙醇中備用。

(2) 將0.1~0.5mol/L的四氯化錫乙醇溶液和0.1~0.5mol/L的硝酸錳乙醇溶液按照摩爾比Sn:Mn=6:4進行充分混合，制得涂層混合液。

(3) 用步驟(2)制得的涂層混合液對步驟(1)得到的鈦片進行均勻涂刷，將涂刷好的鈦片放入70~90℃的烘箱中烘干10~30分鐘，再將烘干后的鈦片在電爐上煅燒1~20分鐘，煅燒時要讓鈦片的正反面受熱均勻，煅燒結束后將鈦片取出在室溫中自然冷卻，最后，將鈦片放入馬弗爐中于400~600℃下燒結1小時后自然冷卻至室溫，重復上述馬弗爐高溫燒結后冷卻至室溫的操作步驟2~4次，在鈦片表面得到二氧化錳和二氧化錫復合涂層，即為電解二氧化錳用鈦基陽極表面復合涂層。

所述NaOH、草酸、無水乙醇、四氯化錫和硝酸錳均為化學純及以上純度。

本發明方法操作簡單，使用電爐煅燒工藝減少了在馬弗爐中的燒結次數，降低能耗，且所制備的復合涂層致密呈凹凸不平的層狀，表面雖存在少許的裂紋，但裂紋都比較淺，只停留在表面層，將該復合涂層修飾的鈦基陽極應用到電解二氧化錳中，能夠有效的降低電解槽壓。