[發明專利]一種梯度復合二氧化鉛陽極板及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110565241.0
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113293411B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 陳步明;謝雄輝;黃惠;郭忠誠;冷和;董勁;李學龍;周應平
• 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: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25C1/12;C25D9/06
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發明涉及一種梯度復合二氧化鉛陽極板及其制備方法與應用，屬于濕法冶金陽極板技術領域。本發明梯度復合二氧化鉛陽極板，從內到外依次包括活化石墨基體、不銹鋼絲網過渡層、復合α?PbO2中間層和復合β?PbO2活性層，石墨基體包括鱗片狀石墨粉、改性瀝青、氧化銅、氧化亞鐵、氧化鎳和氧化鉬，復合α?PbO2中間層為α?PbO2?納米氮化鈦，復合β?PbO2活性層為摻銀β?PbO2?納米三氧化鉬。本發明梯度復合二氧化鉛陽極板的導電性好，在提取金屬銅中，與傳統的鉛合金相比，材料成本低，高電流密度下使用不會產生陽極泥，使用壽命長延長2倍以上，槽電壓可降低300mV，電流效率提高3～6％。

技術領域

本發明涉及一種梯度復合二氧化鉛陽極板及其制備方法與應用，屬于濕法冶金陽極板技術領域。

背景技術

目前，濕法冶金電解金屬所用陽極為鉛合金陽極和石墨陽極或鈦基陽極。但鉛合金陽極主要缺點是腐蝕嚴重、導電性差、電耗高，產品鉛污染嚴重；而石墨陽極電耗高、脆性大、損耗大，不能高電流密度下使用；鈦基陽極主要是價格高，導電性差。特別是近來銅價格逐漸上漲條件下采用鉛合金陽極，這種高電流密度條件下的陽極導致電耗高，鉛合金消耗非常大。

早期的PbO₂電極直接以鉛為陽極氧化而成，但這種電極力學強度差，不適宜工業應用。

目前惰性二氧化鉛陽極，選用鈦或石墨為基體材料，通過基體表面粗化處理、涂鍍底層、α-PbO₂中間層以及電鍍β-PbO₂等基本過程，鍍制得到PbO₂電極。其優勢為(1)可在高電流密度下操作；(2)可抑制泥漿的生成；(3)可提高氧化效率；(4)良好的耐蝕性和長壽命；(5)在有色金屬電積中，不用進行化成處理，且鉛混入陰極產品中的量減少，對氯的耐蝕性好，而且能把氯除掉，不會產生錳渣，提取有色金屬的電流效率高。但這樣電鍍制得的PbO₂電極作為不溶性陽極，在使用中會出現以下問題：(1)石墨基本身在溶液中易發脹，耐蝕不好，(2)PbO₂沉積層與電極表面結合不緊密或沉積層不均勻；(3)涂鍍底層的導電性差，與α-PbO₂中間層結合差，容易產生大的電壓降；(4)PbO₂沉積層與基體界面電阻大，電解過程中發熱嚴重易剝落或腐蝕，壽命不長；(5)電流效率低，雖然PbO₂電極的電催化活性較高，但在有色金屬電積應用中的電流效率不是很高。

發明內容

本發明針對現有技術惰性二氧化鉛陽極存在的問題，提供一種梯度復合二氧化鉛陽極板及其制備方法與應用，本發明梯度復合二氧化鉛陽極板電極導電性好、電解過程中的槽電壓低、使用壽命長、能耗低，在提取金屬銅中，與傳統的鉛合金相比，材料成本低，高電流密度下使用不會產生陽極泥，使用壽命長延長2倍以上，槽電壓可降低300mV，電流效率提高3～6％；本發明梯度復合二氧化鉛陽極不僅在堿性電積銅液中性能好、耐蝕性強；在酸性電積銅液中耐蝕性和其他性能也比較優良。

一種梯度復合二氧化鉛陽極板，從內到外依次包括活化石墨基體、不銹鋼絲網過渡層、復合α-PbO₂中間層和復合β-PbO₂活性層，石墨基體包括鱗片狀石墨粉、改性瀝青、氧化銅、氧化亞鐵、氧化鎳和氧化鉬，復合α-PbO₂中間層為α-PbO₂-納米氮化鈦，復合β-PbO₂活性層為摻銀β-PbO₂-納米三氧化鉬；

以石墨基體的質量為100％計，石墨基體中改性瀝青10～18％、氧化銅0.01～0.2％、氧化亞鐵0.01～0.1％、氧化鎳0.01～0.05％、氧化鉬0.01～0.05％、余量鱗片狀石墨粉；

所述石墨基體表面含有Ag-Co₃O₄活化層，Co₃O₄為納米顆粒，粒度為10-100nm，Ag-Co₃O₄活化層中Ag的質量含量為20～50％；