[發明專利]一種鈦基β-MnO2

有效

• 申請號: 201810607761.1
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108677221B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 陳步明;黃惠;郭忠誠
• 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: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06;C25C7/02;C23C18/08;C23C18/12
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 李云

一種鈦基β?MnO₂復合涂層陽極及其制備方法，所述陽極包括帶導電頭(4)的鈦包銅導電梁(1)、焊接于銅導電梁下面的鈦網板(2)、套裝在鈦包銅導電梁兩端的硅膠套(3)；所述鈦網板(2)包括鈦網基體、涂覆于鈦網基體表面的梯度Ru?Ti?Sn?SbOx中間層和涂敷于中間層表面的β?MnO₂復合表面活性層。本發明制備的陽極與傳統的鈦基貴金屬涂層陽極相比，在不改變電解槽結構、電解液組成和操作規范的基礎上，導電性顯著提高，槽電壓可降低0.1V，材料成本降低40％，電流效率提高1?3％，克服了貴金屬氧化物涂層成本過高的缺點，能大規模應用于電解工業中。

技術領域

本發明屬于電化學和濕法冶金技術領域，具體涉及一種氯化銨溶液體系電解提取金屬用鈦基β-MnO₂復合涂層陽極板及其制備方法。

背景技術

鈦基金屬氧化物陽極又稱“尺寸穩定性陽極”(Dimentionally Stable Anode，簡稱DSA)，它一般是以金屬鈦為基體，通過熱分解、溶膠凝膠或電沉積等方法在基體表面涂覆高催化活性金屬氧化物的涂層電極。對DSA的研究始于20世紀中期，現已廣泛應用于氯堿工業、濕法冶金、電鍍、水處理、電合成以及污染物降解等電化學工業。在污水處理領域，電催化氧化法具有較強的氧化和還原能力，化學藥品消耗少，而且還能回收金屬等有價值的物質。因此，在含烴、醛、酚、醚、醇及染料等有機物的廢水處理中得到應用，特別在我國水污染嚴重和水資源匱乏的嚴峻形勢下，電催化氧化法處理污水必將帶來巨大的經濟效益和社會效益。目前電催化氧化處理污水所采用的陽極中DSA占據了絕大部分。除了污水處理，在廢電池回收領域，面對大量報廢鉛酸蓄電池的處理問題，如果不進行科學合理的處置，必將造成嚴重的環境破壞和資源浪費。因此，如何清潔高效回收廢鉛酸蓄電池成為當前研究熱點，從環境保護和資源利用的角度來說，廢鉛酸電池的回收利用都具有重要的意義。相關研究表明，在DSA作為陽極的電極體系中，放置于陰極板上的廢鉛膏可直接被還原成金屬鉛，該方法簡化了廢鉛膏回收的流程，整個過程中完全能避免了火法回收過程中產生的鉛塵和二氧化硫等污染物的排放，化學試劑的消耗量少，而且電解液經過濾后即可重復利用，適合規模化生產。

目前對DSA的研究主要集中在釕、銥等貴金屬氧化物涂層的研究上，其中電解工業析氧陽極最好的涂層是IrO₂-Ta₂O₅復合氧化物涂層，其在水溶液中具有較高的析氧電催化活性和電化學穩定性，可在酸性較強的溶液、高電流密度下穩定工作。但是此類電極存在生產成本過高和使用壽命不長的缺點，尤其在氯化銨溶液體系電解中使用壽命較短，并且不能抑制氯氣的產生。為了滿足電解工業對DSA的需求，亟需降低DSA的生產成本，因此研究人員對賤金屬氧化物涂層進行了研究，其中以錫系和鉛系氧化物涂層的研究最多。但是該類涂層在實際使用過程中存在的槽電壓過高、壽命短的問題限制了其大規模推廣應用。綜上所述，組分和結構單一的DSA往往存在明顯的優點和缺陷，限制了其在工業上的廣泛應用。

發明內容

針對上述現有DSA存在的缺點，本發明旨在提供一種催化活性優良、使用壽命長、電解過程中槽電壓低的氯化銨溶液體系電解提取金屬用鈦基β-MnO₂復合涂層陽極板及其制備方法。

本發明采取的技術方案如下：

一種鈦基β-MnO₂復合涂層陽極，包括帶導電頭的鈦包銅導電梁、焊接于銅導電梁下面的鈦網板、套裝在鈦包銅導電梁兩端的硅膠套；所述鈦網板包括鈦網基體、涂覆于鈦網基體表面的梯度Ru-Ti-Sn-SbOx 中間層和涂敷于中間層表面的β-MnO₂復合表面活性層；