[發明專利]一種多元氧化物涂層鈦陽極板及其制備方法

在審

• 申請號: 202111457237.9
• 申請日: 2021-12-02
• 公開（公告）號: CN114395757A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 程亞云
• 申請（專利權）人: 江陰安諾電極有限公司
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12;C02F1/461;C25B11/052;C25B11/063;C25B11/093;C25C7/02;C25D17/10
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 王瑩瑩

本發明提供了一種多元氧化物涂層鈦陽極板及其制備方法，所述多元氧化物涂層鈦陽極板以純鈦板作基板，表面活性層是銥鉭鉬釤混合氧化物的多元氧化物，本發明以溶膠凝膠法為制備工藝，在銥鉭涂層的基礎上引入稀土元素釤，能有效地降低陽極氧化物涂層與電解溶液之間的界面電阻，提高導電性，從而提高電極的電催化性能。引入過渡金屬鉬，能增加表面涂層致密度，從而避免或減緩外界的活性氧和電解液滲透到鈦基，提高了電極的使用壽命。同時對溶膠凝膠法制備工藝進行了改進，在溶劑中加入表面活性劑，增加金屬離子的分散效果，以納米IrO₂粉末取代部分前驅體氯銥酸直接融于膠體溶液中，可以改善涂層結構，使其具有更優越的電催化活性和穩定性。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，尤其涉及一種鈦基涂層鈦陽極板及其制備方法。

背景技術

金屬氧化涂層陽極在主要應用在電冶金和電化學兩大行業，應用領域涉及污廢水處理、化工、冶金、電鍍、有機合成等等方面，其中貴金屬銥因具有很高的電化學活性和耐腐蝕性能，作為電極材料而受到普遍的重視，在很多電化學工業方面取得了巨大的成功，其中銥鉭涂層鈦陽極被公認為酸性析氧環境中理想的陽極材料。但單一的銥鉭鈦陽極，其電化學性能和穩定性已不能滿足現在對電極的應用要求，通常需參雜其他元素來形成多元氧化物活性涂層的鈦陽極。

現有的鈦陽極板制備方法中，熱氧化分解工藝因制作流程簡單，設備成本較低，是目前貴金屬活性涂層鈦陽極最常見的制備方法，但要求的燒結溫度較高，制得的電極表面不夠均勻，致密度差，易脫落，導致壽命和活化性能不夠理想。

發明內容

為了解決上述問題，本發明在銥鉭涂層鈦陽極的基礎上在活性層內引入稀土元素和過渡金屬元素，采用溶膠凝膠法制備活性涂層鈦陽極，同時對溶膠凝膠法制備工藝進行了改進，公開了一種多元氧化物涂層鈦陽極板(Ti-IrO₂+Ta₂O₅+MoO₃+Sm₂O₃),以鈦板作為基板，在基板表面覆有銥鉭鉬釤混合氧化物的表面活性層，所述表面活性層為銥鉭鉬釤的混合氧化物，包括質量比為(30.7-32.1)：(12.6-13.4)： (18.5-19.7)：(1.6-2.2)的二氧化銥、五氧化二鉭、三氧化鉬、三氧化二釤。

上述多元氧化物涂層鈦陽極板的制備方法，包括以下步驟：

S1、鈦基板的預處理步驟：先噴砂粗糙化表面，露出金屬原色，再放入微沸的碳酸鈉溶液中除油，清水沖洗干凈后，再放入微沸的草酸溶液中刻蝕，刻蝕結束清水沖洗干凈后放入乙醇中待用；

S2、溶膠凝膠溶劑的制備步驟：將檸檬酸和表面活性劑加入乙二醇溶液，超聲處理，使混合均勻；

S3、溶膠凝膠涂液的制備步驟：在S2所述溶劑中，加入氯銥酸，五氯化鉭和磷鉬酸，加熱攪拌，得到粘稠狀膠體溶液，再加入氧化釤和納米氧化銥，混合均勻；

S4、將S3所述溶膠涂液均勻涂覆在S1預處理過的鈦基板上，烘干后放入熱處理爐中高溫燒結，燒結后將鈦板取出空冷至室溫，再重復S2所述步驟，涂覆、烘干、燒結若干次，再在同樣的溫度下退火處理，得到所述的多元氧化物涂層鈦陽極板 (Ti-IrO₂+Ta₂O₅+MoO₃+Sm₂O₃)。

優選地、S1步驟中：所述碳酸鈉溶液中碳酸鈉含量為5％-10％，所述除油時間1-2h，所述草酸溶液中草酸含量為10-15％，所述刻蝕時間為2-3h。

優選地、S2步驟中：所述檸檬酸加入量是乙二醇總質量的 19％-24％，所述表面活性劑為磺酸鹽型陰離子表面活性劑的一種或多種，主要有烷基苯磺酸鈉、烷基磺酸鹽和α-磺基單羧酸酯。所述表面表面活性劑加入量為乙二醇總質量的7％-15％，所述超聲處理時間為10-15min。