[發(fā)明專利]一種高氧超納米晶鈦陽極涂層的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811552023.8
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109594066A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉文崇;劉文凱;林紹華;邵享文
• 申請（專利權(quán)）人: 福建浩達智能科技股份有限公司
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12;C25B11/06;C25B11/10
• 代理公司: 杭州千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發(fā)明提供一種高氧超納米晶鈦陽極涂層的制備方法，涉及涂層技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括以下步驟：（1）鈦基板的處理，對鈦基板依次進行噴砂、酸洗；（2）溶膠的制備，按重量分計將10?15份三氯化釕、4?6份H₂IrCl₆、41?60份鈦酸丁酯溶解于有機溶劑中，混合均勻后添加含有錫鹽的納米分散液，混合均勻后得到溶膠；（3）將溶膠均勻涂覆于經(jīng)步驟（1）處理的鈦基板，在420?450℃進行燒結(jié)。本發(fā)明的陽極涂層能夠增強陽極在低濃度氯化鈉溶液中電解的使用壽命，有效阻礙氧氣穿過涂層將電極鈍化，從而提高其抗氧化能力，延長使用壽命，同時提高電極的導電性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高氧超納米晶鈦陽極涂層的制備方法。

背景技術(shù)

最早電化學工業(yè)使用的電極材料是人造石墨。1967年貴金屬氧化物問世后，石墨電極逐漸被其所代替。目前作為具有典型意義的貴金屬氧化物電極是采用Ru-Ti氧化物作為活性涂層的欽陽極。為了使電極的性能得以提高，科研人員進行了多方面努力，分散活性中心是提高電極材料性能的有效途徑。現(xiàn)有技術(shù)中帶有種子層的欽陽極，是由于種子層的采用，則使后續(xù)涂層的形核和生長，從而改善了活化表層的組織結(jié)構(gòu)。

當電極使用一定時間后，由于Ru0₂涂層表面活性位被難溶物種或電解液中的雜質(zhì)所占據(jù)，以及電解過程中產(chǎn)生的氣體對涂層的沖刷作用使電極的真實面積不斷下降，析氯過電位增大，氯氧電位差進一步減小，進而導致電極的選擇性下降。而且伴隨著析氧反應的進行，在Ti基體與涂層界面間形成TiO₂鈍化膜，導致涂層電阻升高，進一步使Ru0，涂層活性降低。

現(xiàn)有技術(shù)中的陽極材料上往往會涂一層保護膜，來保護陽極材料，同時增加導電性能。通常電解是電解飽和食鹽水；而電解3%稀鹽水，這就造成了更加容易發(fā)生副反應，所以對電極的要求更高。所謂的副反應就是電解水，陽極產(chǎn)生氧氣，陰極產(chǎn)生氫氣。如果是飽和食鹽水，則陽極主要生成氯氣。而當產(chǎn)生氧氣時，氧氣穿過涂層縫隙進入電極鈦基體表面，會使電極鈦基體表面發(fā)生氧化生成氧化鈦，氧化鈦不導電，使電極鈍化失效，縮短電極的使用期限，同樣的涂層電極在高濃度食鹽水中電解的使用年限是6-8年，而在稀鹽水中電解的使用年限僅為2-3年，現(xiàn)有技術(shù)中的陽極材料在稀鹽水中無法長時間使用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種高氧超納米晶鈦陽極涂層的制備方法，能夠在鈦基體上涂層形成納米晶結(jié)構(gòu)的涂層，阻礙氧氣進入電極，保護電極，強化壽命可達約260h，相當于在稀鹽水中電解的使用年限可達到6年。

本發(fā)明為一種高氧超納米晶鈦陽極涂層的制備方法，包括以下步驟：

（1）鈦基板的處理，對鈦基板依次進行噴砂、酸洗；

（2）溶膠的制備，按重量分計將10-15份質(zhì)量濃度為35-40%的三氯化釕、4-6份質(zhì)量濃度為30-35%的H₂IrCl₆、41-60份鈦酸丁酯溶解于有機溶劑中，混合均勻后，按照重量份計加入5-10份含有錫鹽的納米分散液，混合均勻后得到溶膠，納米分散液中還包含銻鹽、鈷鹽，納米分散液的質(zhì)量濃度為25-35%；

將三氯化釕先溶解于質(zhì)量分數(shù)為36%的鹽酸中，然后再與H₂IrCl₆、鈦酸丁酯、有機溶劑混合，有機溶劑可以為正丁醇、異丙酯的混合溶液，正丁醇、異丙醇的體積比為0.8-1.2:1，有機溶劑的添加量為鈦酸丁酯的2-3倍，按重量份計可以為80-180份。

（3）將溶膠均勻涂覆于經(jīng)步驟（1）處理的鈦基板，在420-450℃進行燒結(jié)，15-20min，470℃退火1h。

燒結(jié)以后應進行退火處理，一般是在470℃下保溫一段時間，使燒結(jié)形成的內(nèi)應力釋放出來，防止長時間使用以后薄膜發(fā)生龜裂。

（4）重復步驟（2）、（3）25-30次。