[發明專利]一種納米冶金法制備碳納米管和/或石墨烯增強鉛基復合陽極的方法

在審

• 申請號: 201810459107.0
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108690919A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 楊長江;沈慶峰;翟大成
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/05;C22C11/00;C22C26/00;C25C7/02;B22F3/02;B22F3/10;B22F9/04
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本發明涉及一種納米冶金法制備碳納米管和/或石墨烯增強鉛基復合陽極的方法，屬于新材料制備技術領域。將金屬鹽、燃燒劑和溶劑配置成前驅體溶液，加入碳納米管和/或石墨烯超聲得到含碳納米管和/或石墨烯顆粒的溶液；超聲結束后將碳納米管和/或石墨烯顆粒濾出，自然干燥，在氬氣或空氣氛圍中加熱到200~700℃得到碳納米管和/或石墨烯負載金屬或金屬氧化物納米顆粒；復合粉體高能球磨合金化；粉末冶金成型后制備得到碳納米管和/或石墨烯增強鉛基復合陽極。本方法工藝操作簡單，得到的復合陽極成本低，催化性能優異，使用壽命與傳統的鉛陽極相仿。

技術領域

本發明涉及一種納米冶金法制備碳納米管和/或石墨烯增強鉛基復合陽極的方法，屬于新材料制備技術領域。

背景技術

工業電積一般用鉛合金作陽極，因其價格低廉、易加工成型、在硫酸溶液中的電化學性能較穩定，如鋅電積一般用Pb–Ag(0.5wt.%~1.0wt.%)陽極，銅電積則采用Pb-Sb、Pb-Ca-Sn陽極。但鉛合金陽極在生產中存在諸多缺陷，主要有：析氧電位高，密度大，強度低，易變形而造成短路等。冶金行業多年來致力于研發高強度、耐腐蝕、導電性好、析氧電位低、價格便宜、壽命長的新型節能陽極材料。

為解決鉛及其合金陽極存在的問題，主要從鉛陽極改良，即通過合金化、表面改性；非鉛金屬基陽極，如鈦基、鋁基、不銹鋼基和鎳基等陽極；用導電有機聚合物作陽極材料等三個方面進行，并取得了一定的效果。公開號201710228113.0的專利采用添加0.001～0.05%稀土來改進鉛銀合金陽極。公開號201610893044.0的專利添加稀土鑭來降低Pb-Ag陽極合金腐蝕率。公開號CN200910237560.8的專利公開了屬于電化學技術領域的一種復合陽極及其制備方法。該復合陽極由二氧化鉛粉末、改性金屬氧化物粉末和粘合劑粉末經壓片制得，各組分的質量百分比為：二氧化鉛粉末≥65％，5％≤改性金屬氧化物粉末≤30％，粘合劑粉末≤5％。本發明的復合陽極在節約電耗和提高使用壽命上都比普通的基體PbO₂陽極更具優勢。本發明制備方法屬于無基體制備法，從根本上避免了鍍層脫落、析氧電位高等問題。公開號CN201310542693.2的專利公開了一種多孔二氧化鉛材料的制備方法。包括對聚氨酯海綿基底依次進行除油、粗化、中和、預浸和化學氧化處理后作為陽極，以純鉛板作陰極進行電化學氧化處理，最后固化，干燥得到多孔二氧化鉛材料。公開號201710083818.8的專利公開了一種多孔鉛合金陽極的制備方法。采用泡沫金屬作為造孔基體并配合特有裝置的滲流法，包括泡沫金屬表面預處理、熔融鉛合金加壓滲流及泡沫金屬的溶出等步驟。公開號CN201210084089.5的專利提出一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極制備方法，工藝步驟：按鉛或鉛合金各組元比例配制澆鑄成鉛合金棒材；在鋁基材料棒材表面加工若干條沿長度方向的線狀燕尾槽；加工好燕尾槽的鋁基材料棒材表面拉毛處理；鋁基材料和鉛或鉛合金棒材送入包覆設備進行包覆鉛或鉛合金包覆材料層；包覆完后在包覆材料層表面立即進行增表處理得到圓弧凸凹狀或鋸齒狀花紋；冷卻即為復合材料；復合材料外表面經增表處理再經外形加工成陽極板面，由純鉛與銅排澆鑄的導電梁，陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成陽極。應用于有色金屬電積過程可顯著提高陽極板的導電性能，提高有色金屬電積過程的電流效率，顯著降低電積過程的能耗。公開號CN201310311974.7的專利提出了一種鈦基納米二氧化鉛的制備方法。公開號CN201310114311.6的專利公開一種不銹鋼基二氧化鉛電極的制備方法。專利CN10413131B首次將碳納米管和/或石墨烯等碳納米材料引入鉛合金陽極制備，得到了陽極電位與鉛銀合金接近的電極。

上述陽極較傳統的鉛及其合金陽極性能有所改進，但依然存在成本高、使用壽命有限、機械性能不足的問題，從而限制了其廣泛的推廣使用。

發明內容