[發明專利]鋅電積用鈦基二氧化鉛/二氧化錳梯度電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201710966737.2
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107723747B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 陳步明;汪世川;黃惠;郭忠誠;王騰;李學龍
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學;昆明理工恒達科技股份有限公司
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25C1/16;C23C28/04;C23C18/12;C25D9/06;C25D15/00
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 李云

鋅電積用鈦基二氧化鉛/二氧化錳梯度電極及其制備方法，包括鈦基體、熱沉積在鈦基體上的錫銻氧化物底層、熱沉積在錫銻氧化物底層上的錫釕鈦氧化物中間層、電沉積在錫釕鈦氧化物中間層上的多孔的復合二氧化鉛導電層、電沉積在多孔的復合二氧化鉛導電層上的摻銀的二氧化錳活性層；所述錫釕鈦氧化物中間層中，錫與釕的摩爾比為2～16:1，所述多孔的復合二氧化鉛導電層的厚度為300μm～1000μm、表面孔徑大小為30～400μm；所述摻銀的二氧化錳活性層中的銀所占的質量分數為0.5％～3％。本發明電極可有效降低生產能耗，提高陰極產品質量和陽極的耐腐蝕性，提高鋅電積的電流效率，降低勞動強度，可替代當前工業應用的鉛基合金陽極。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，具體涉及一種鋅電積用鈦基電極材料及其制備方法技術領域。

背景技術

在濕法煉鋅電解工序中，鉛合金常被用作不溶性陽極，陽極表面發生的主要反應為O₂的析出反應，由于鉛合金表面生成的PbO₂的析氧催化活性差，使得O₂的析出過電位高，能耗約為3200kwh/t-Zn，占總能耗的80％左右。而在正常的工作電流密度下，其析氧過電位接近1V，由此增加無用電耗接近1000kWh/t-Zn，約占Zn電積工序總能耗的30％。但鉛合金存在固有的缺陷，析氧過電位高、機械強度低、鉛的溶解及污染陰極產品等關鍵技術問題難以得到根本解決，尤其是當電解液含氯超過1000mg/L時，氯離子將腐蝕陽極，陽極被氧化為氯酸鹽，極板變薄、穿孔，壽命大大縮短。因此，研究制備耐腐蝕、高導電、抗變形、長壽命、低成本的新型節能惰性陽極材料一直是人們追求的目標，成為近年來冶金新材料研究領域的重要課題。綜合國內外目前的研究和使用情況，惰性陽極材料主要有以下五類：

1、鉛銀合金(含銀0.5-1.0％)陽極：制造工藝簡單，但由于含銀較高而造價較高，Pb-Ag-Ca三元合金陽極和Pb-Ag-Ca-Sr四元合金極板具有強度高、耐腐蝕、使用壽命長、造價低等優點，但使用時易產生局部腐蝕，表面陽極泥結殼堅硬，不易去除而導致槽電壓高，且陽極回收時銀鈣損失大；

2、鈦基表面涂(鍍)尺寸穩定陽極(涂覆貴金屬或其氧化物)：其外形尺寸穩定，無變形彎曲引起的短路問題；陰極品級率高；極板重量輕，方便搬運和處理更換；但壽命短，鈦基體容易鈍化以及陽極涂層中采用的金屬易引起燒板現象等；

3、新型惰性二氧化鉛陽極：此電極的制備，通常選用鈦、石墨、塑料和陶瓷等為基體材料，通過基體表面粗化處理、涂鍍底層、α-PbO₂中間層以及電鍍β-PbO₂等基本過程，鍍制得到PbO₂電極。但這樣電鍍制得的PbO₂電極作為不溶性陽極，在使用中會出現以下問題：(1)PbO₂沉積層與電極表面結合不緊密或沉積層不均勻；(2)PbO₂沉積層致密，導致內應力大；(3)PbO₂沉積層易剝落或腐蝕，壽命不長。而摻雜含氟樹脂和(或)不活潑的顆粒PbO₂電極用在有色金屬電積中的槽電壓高；

4、以輕質金屬鋁為內芯與外層鉛合金通過熔鑄或電鍍的形式來互溶得到的陽極：存在一些難以解決的問題，一是解決不了鉛合金液的流動性以及大尺寸陽極板局部可能出現的孔洞；二是鍍層會出現一些晶界縫隙，電解時產生的氧氣透過鍍層的晶界縫隙氧化鋁基體，形成導電性差的三氧化二鋁膜層，惡化陽極性能；