[發明專利]一種鈦基二氧化銥復合石墨烯和Mn-Mo氧化物電極及其制備方法

有效

• 申請號: 202011259968.8
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112376047B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 耿海濱;李毅
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C23C28/04
• 分類號: C23C28/04;C23C18/12;C25D15/00;C02F1/461
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學俊

本發明屬于鈦基氧化物電極技術領域，具體涉及一種鈦基二氧化銥復合石墨烯和Mn?Mo氧化物電極及其制備方法。具體包括以下步驟：對鈦基板預處理；熱沉積二氧化銥底層；配制電沉積液；以鈦基二氧化銥為電極陽極電沉積鈦基二氧化銥復合石墨烯和Mn?Mo氧化物電極。本發明制備的電極具有良好電化學性能，通過添加Mo元素提高了電極的穩定性跟使用壽命，整個過程工藝簡單可靠，易于大批量生產。

技術領域

本發明屬于鈦基氧化物電極技術領域，具體涉及一種鈦基二氧化銥復合石墨烯和Mn-Mo氧化物電極及其制備方法。

背景技術

工業循環水多次使用后，會出現水質變差、微生物及有機物富集等一系列現象，導致管道結垢、換熱效率變差甚至管道腐蝕等嚴重后果。通過電解處理工業循環水，能夠殺滅微生物，降解有機物，使水質達到要求。電解過程對電極材料的性能有著極高的要求，在滿足高的電化學性能的同時也要保證電極的穩定性以及較高的使用壽命，鈦基氧化物電極由于其高催化活性及耐蝕性廣泛應用于相關行業。二氧化銥涂層電極是在基體鈦材表面涂覆二氧化銥等氧化物而成的一種金屬陽極，IrO₂為過氧型結構，這種晶體結構涂層的催化活性不會因氧氣的滲入而破壞，具有較高電催化活性和化學穩定性，是目前應用較為廣泛的析氧涂層電極。錳元素屬于過渡族金屬元素，氧化物多為非平衡相且有較多的晶格缺陷，非平衡相缺陷處的原子處于高能量的狀態，化學活性很高，但是鈦基二氧化錳電極作為陽極在使用的過程中，陽極會失去電子析出氧氣，這些氧氣會滲透到電極板中，導致二氧化錳涂層中氧氣的含量增加，從而在鈦基體上生成一層鈍化膜。該鈍化膜不僅導電性差，提高了陽極電位，增加了能耗，而且還降低了欽基體于二氧化錳活性層的結合力，使得MnO₂容易從基體上脫落，顯著降低了電極的使用壽命。研究表明，具有中間層的電極與無中間層的涂層鈦電極相比，各項電化學性能都有所提高，所以研究一種綜合性能較好的具有中間層鈦基氧化物電極材料具有很大的實際意義。

發明內容

本發明提供一種以鈦基二氧化銥為基體復合石墨烯及Mn-Mo氧化物電極及其制備方法，與已有技術相比，由于在鈦基體上熱沉積了二氧化銥底層，并在此基礎上電沉積石墨烯和Mn氧化物活性層，使得電極的電化學性能有較大的提高，在保證電極具有較高電化學性能的前提下，通過加入Mo元素，提高了電極的穩定性與使用壽命。

為了達到上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種鈦基二氧化銥復合石墨烯和Mn-Mo氧化物電極的制備方法，包括以下步驟：

(1)對鈦基板進行處理：將鈦基體打磨拋光，用去離子水沖洗后，置于丙酮中超聲處理3-5分鐘，去除油污；然后將除油處理后的鈦基體置于去離子水中超聲處理3-5分鐘，去除丙酮及其它雜質；最后在濃度為100g/L草酸刻蝕液中室溫下完成刻蝕處理；

(2)熱沉積二氧化銥底層：先配制含Ir⁴⁺的涂液，其組分包括H₂IrCl₆·6H₂O含量0.2-0.6mol/L，正丁醇含量600-700g/L，HCl含量87g/L。然后將涂液涂覆在步驟(1)獲得的基板上，在抽風條件下紅外燈干燥10分鐘，如此涂覆干燥重復 15-20次；然后在氧化氣氛馬弗爐中500℃焙燒1小時，取出后自然冷卻至室溫。 (3)配制電沉積液，其組分包括石墨烯含量5-70mg/L，MnSO₄含量為 0.1-0.2mol/L，Na₂MoO₄為2-5g/L，電沉積液用去離子水配制，用濃H₂SO₄調節 pH至0.5；

(4)在二氧化銥底層上通過陽極電沉積法電沉積石墨烯和Mn-Mo氧化物活性層：將步驟(2)獲得的鈦基板作為陽極，表面積大于鈦基板的鈦網板作為陰極，兩電極平行且間距1cm。使用穩壓穩流直流電源，電積層電流密度0.4～0.8A/cm²，電沉積溫度85℃，電沉積液攪拌速度為50-150r/min。在上述條件下電沉積1-1.5 小時。