[發明專利]一種鈦基涂層鈦陽極的制備方法

在審

• 申請號: 202011507460.5
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112795908A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 柴作強;郝小軍;馮慶;賈波;賀斌;白璐怡;魯海軍;孟鵬帥
• 申請（專利權）人: 西安泰金工業電化學技術有限公司
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12;C23C18/04
• 代理公司: 西安新動力知識產權代理事務所(普通合伙) 61245
• 代理人: 劉強

本發明屬于電化學技術領域，涉及一種鈦基涂層鈦陽極的制備方法。通過原位噴涂法，將中間層前驅體金屬鹽與特定溶劑混合得到底層制備前驅體溶液，將前驅體溶液噴涂到經特定預處理后的180～300℃的鈦基板上，前驅體溶液發生原位熱分解而形成致密的氧化物沉積層，再經高溫燒結得到含氧化物中間層的鈦基體，之后在鈦基體表面涂覆銥鉭貴金屬催化層，得到銥鉭氧化物涂層鈦陽極。本發明采用噴涂技術結合分步原位熱處理的方法制備氧化物中間層，在其表面涂刷貴金屬催化層，克服了現有刷涂法和滾涂法制備的中間層不均勻而導致電極壽命短的技術缺陷。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，涉及一種鈦基涂層鈦陽極的制備方法。

背景技術

鈦陽極也叫金屬氧化物電極，它是以閥型金屬鈦為基體，其表面涂覆貴金屬氧化物的新型不溶性電極。根據其表面催化涂層的不同可分為析氧陽極和析氯陽極兩種。其中，IrO₂-Ta₂O₅/Ti陽極具有極化小、消耗率極低、高電導率、析氧電位低、耐腐蝕性強、壽命長，且具有優異的電催化活性等優點被廣泛應用于電解銅箔、電鍍、濕法冶金和污水處理等領域。由于傳統貴金屬陽極活性層在鈦基體上的附著力低、易剝落，在電解過程中壽命較短。為了解決此問題，一般的做法是在鈦基體和活性催化層之間引入中間層；中間層一方面起到將催化層更好的結合在基體上，另一方面可以有效地緩解鈦基體的腐蝕，延緩鈦基材表面TiO₂鈍化膜的生成，有利于防止陽極失效。

通常中間層的制備方法有浸漬熱分解法和溶膠凝膠法兩種。為了獲得實際的使用效果，浸漬熱分解法往往需要多次“涂刷-干燥-燒結”工藝，只有涂層達到一定厚度才能滿足實際的使用壽命要求，因而貴金屬用量大，成本高。而溶膠凝膠法，陽極生產工序必須經過除油、噴砂、酸刻蝕等前處理過程，這會使鈦基材表面粗糙化，形成凹凸不平的麻面。所以采用以上兩種方法在前處理的鈦基材上涂覆中間層會因噴砂坑或酸蝕坑積料嚴重導致涂層不均勻，凹坑處積料嚴重，中間層較厚，凸點相對較薄，使得陽極在使用過程中凸點位置電流比較集中，引起該區域活性層優先溶解和脫落，最終致使陽極失效。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種鈦基涂層鈦陽極的制備方法，在鈦基體與銥鉭活性層之間制備一層厚度均勻的中間層，同時在其表面涂覆銥鉭催化層，從而有效提高陽極的催化活性和使用壽命。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

這種鈦基涂層鈦陽極的制備方法，具體包括以下步驟：

1)鈦基體預處理：對鈦基體表面進行噴砂、酸蝕、清洗及烘干處理；

2)利用噴涂法制備氧化物中間層：控制預處理鈦基體的溫度為180～300℃，將前驅體溶液噴涂至所述鈦基體的表面，直至所述鈦基體的表面被前驅體溶液完全覆蓋；再放入熱氧化爐中保溫，前驅體溶液進行原位熱解；

3)重復步驟2)多次直至所述氧化物中間層的厚度為0.2～3μm，完成具有氧化物中間層的鈦基材的制備；

4)利用刷涂法制備銥鉭貴金屬氧化物活性層：在步驟3)制得的具有氧化物中間層的鈦基材的表面涂刷貴金屬涂液，再進行燒結；重復涂刷、燒結工藝多次制得銥鉭貴金屬氧化物活性層，完成涂層鈦陽極的制備。

進一步，所述步驟1)中的預處理包括噴砂、酸蝕、清洗及烘干處理；

所述噴砂處理的砂型選自鋼砂、棕剛玉、石英砂、白剛玉、海南砂中的一種或多種，直至表面粗糙度Rz＞25；

所述酸蝕處理中的酸刻蝕溶液為5～10％的草酸溶液或/和2～20％的鹽酸溶液。

進一步，所述步驟2)中的前驅體溶液選自含有銥、錫、鈦、釕、鉭、銻、鈮、鉑、銠、錳元素中的一種或多種鹽的有機溶液，且總金屬離子濃度為0.1～0.5mol/L。