[發明專利]氧化錳-FeSiMnTi金屬間化合物基復合多孔電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910974619.5
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110846690B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 江垚;賀躍輝;高海燕;王重賀;沈波濤;干慶展
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C22C30/00;B22F3/11;B22F5/00
• 代理公司: 北京棘龍知識產權代理有限公司 11740
• 代理人: 戴麗偉

本發明屬于復合材料領域，公開了一種氧化錳?FeSiMnTi金屬間化合物基復合多孔電極材料及其制備方法。本發明的氧化錳?FeSiMnTi金屬間化合物基復合多孔電極材料包含MnO_x：5％?15％，Fe：40％?50％，Si：15％?35％，Mn：5％?15％，Ti：5％?15％；其中，x＝1，3/4或2。本發明采用氧化物粉末和元素粉末混合的方式，利用元素粉末之間的反應合成制備基體，結合初始添加的氧化物組元，制備氧化物/金屬間化合物基復合材料；這種混合方式通過基體材料成分的設計和燒結工藝的設計，充分利用基體材料成分中快速擴散組元在高溫條件下的偏擴散引起的Kirkendall效應，形成大量孔隙，最終制備出氧化物/金屬間化合物基復合多孔材料，孔結構的可控性較好，不需要加入造孔劑，具有短流程的特點。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體是涉及一種氧化錳-FeSiMnTi金屬間化合物基復合多孔電極材料及其制備方法。

背景技術

隨著濕法冶金工業的發展，工業和民用的常見金屬材料，如Zn、Cu、Mn等通常采用電解方式進行提取或沉積。當前，這些濕法冶金的電解過程廣泛采用鉛基合金或含鉛材料作為陽極。鉛陽極通常存在機械強度差，易彎曲變形導致短路，析氧過電位高，能耗大等問題；特別是，鉛陽極不可避免的自耗容易導致產品的鉛污染，對工業生產過程、城市及周邊環境和生態平衡、人類健康以及民用生活等均存在重大危害或隱患。

然而，當前國際上針對濕法冶金陽極材料的改性研究仍然主要集中在鉛基合金材料上，鉛陽極在工業生產中仍然占據主導地位。研究者主要通過對鉛的合金化的方式，改善鉛陽極的力學性能、電化學性能和抗腐蝕性能。通常用來對鉛陽極進行合金化或改性的元素主要是Ag、Ca和Sr。但是，鉛陽極的腐蝕自耗，以及由此導致的鉛元素向生產、環境和生活中流入帶來的危害和隱患仍然沒有得到根本解決。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供了一種氧化錳-FeSiMnTi金屬間化合物基復合多孔電極材料，該材料向當前電極材料中引入新的復合多孔材料，以解決當前鉛陽極應用存在的污染問題，在濕法冶金電極應用領域具有良好的應用前景。

為達到本發明的目的，本發明的氧化錳-FeSiMnTi金屬間化合物基復合多孔電極材料包含MnO_x(按照原子百分比，下同)：5％-15％，Fe：40％-50％，Si：15％-35％，Mn：5％-15％，Ti：5％-15％；其中，x＝1，3/4或2。

優選地，所述氧化錳-FeSiMnTi金屬間化合物基復合多孔電極材料包含MnO_x：5％-10％，Fe：45％-50％，Si：25％-35％，Mn：5％-10％，Ti：5％-10％。

進一步地，本發明還提供一種前述氧化錳-FeSiMnTi金屬間化合物基復合多孔電極材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)采用MnO_x氧化物粉末和Fe、Si、Mn、Ti元素粉末為原料，按照如下成分配比混料：MnO_x：5％-15％，Fe：40％-50％，Si：15％-35％，Mn：5％-15％，Ti：5％-15％；其中，x＝1，3/4或2；

(2)粒度配比：MnO_x采用較細粉末，粒度范圍-400目；元素粉末中，Fe粉采用較粗粒度，粒度范圍為-200目；Si、Mn粉采用中等粒度，粒度范圍為-325目；Ti粉采用較細粒度，粒度范圍為-400目；

(3)物料混合：將MnO_x粉末和各元素粉末放入混料機中，在惰性氣體保護下進行混合；

(4)加成形劑：在混合好的粉末中加入硬脂酸和石蠟組成的成形劑，加入后在真空干燥箱中干燥；