[發明專利]一種利用晶種法在鈦表面上水熱生長RuO2或IrO2制備DSA電極的方法

有效

• 申請號: 202111676432.0
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114369824B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 孫偉;黃一倫;胡煜玲;杜淦;高涵清;黃薇薇;廖建軍;葛成軍
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: C23C26/00
• 分類號: C23C26/00;C25B11/052;C25B11/063;C25B11/075;C25B1/26;C25B1/04
• 代理公司: 海南漢普知識產權代理有限公司 46003
• 代理人: 劉建芳

本發明提供一種利用晶種法在鈦表面上水熱生長RuO₂或IrO₂制備DSA電極的方法，包括以下步驟：鈦板預處理、制備具有晶種層的鈦基體、制備含有晶種層的DSA電催化電極，獲得的電極布滿了尺寸均一的納米晶種層結構，表面均勻致密極大能提高活性面積，電壓較為穩定，具有更高的析氧和析氯電位，更大的電化學活性面積，減少電化學阻抗；可適用于電解水制氫、氯堿工業及海水電解等電化學領域。

技術領域

本發明涉及電催化電極技術領域，特別涉及一種利用晶種法在鈦表面上水熱生長RuO₂或IrO₂制備DSA電極的方法。

背景技術

DSA電極(dimensionally stable anodes)是20世紀60年代末、70年代初發展起來的一類新型陽極材料，其結構是以耐腐蝕性能強的金屬材料(如金、鉑、鈦、不銹鋼)作為基底，并在其表面涂覆一層具有電催化活性的金屬氧化物而成。金屬鈦是制備DSA電極最常用的基底材料，所以DSA電極又稱為鈦基活性氧化物涂層電極。鈦基活性氧化物涂層電極的化學組成、結構、制備方法、電催化活性、應用領域等不斷得到改進和發展。

目前DSA電極主要應用于硫酸、氯仿工業，其功能是析氧和析氯，而在廢水處理方面，壽命較長的DSA電極，其析氧電位較低，對有機物催化降解能力差，采用熱傳統的熱分解法制備的DSA電極電極表面易龜裂，溶液容易滲入涂層與鈦基體界面，會伴隨有大量的析氧副反應，使得金屬氧化物涂層的缺氧固溶體結構易被破壞，形成高電阻的TiO₂鈍化膜，導致電解電壓升高，造成陽極的失效，使用壽命較短。

發明內容

鑒以此，本發明提出一種利用晶種法在鈦表面上水熱生長RuO₂或IrO₂制備 DSA電極的方法；

本發明的技術方案是這樣實現的：一種利用晶種法在鈦表面上水熱生長 RuO₂或IrO₂制備DSA電極的方法：包括以下步驟：

(1)鈦基體預處理：將鈦板或鈦箔用乙醇浸泡使用超聲波清洗8～15min，取出后放入蒸餾水中再超聲清洗8～15min，取出自然晾干，再放入20～40ml氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液150～300℃下水熱反應12～24h，待冷卻后再用蒸餾水清洗3～5次，然后浸泡在質量百分比為0.01％～10％的酸混合液中0.5～36h，得到鈦基體；

(2)制備具有晶種層的鈦基體：配置0.1～30mg/ml的Ru或Ir的醇溶液，涂敷于步驟(1)鈦基體上，在50～150℃下干燥后取出在300～600℃下煅燒 5～40min，所述涂敷、干燥和煅燒的過程重復1～10次，最后在300～600℃下煅燒1～2h，得到含有晶種層的鈦基體；

(3)制備含有晶種層的DSA電催化電極：配置0.1～40mg/ml的Ru或Ir 的水溶液，然后在水熱反應釜中放入步驟(2)具有晶種層的鈦基體并加入堿溶液，在50～600℃下水熱反應2～36h，自然降溫后，再在300～600℃下煅燒5～60min，即得到含有晶種層的DSA電催化電極。

進一步的，所述步驟(1)鈦板或鈦箔與乙醇的比例為0.5cm²：10～15ml

進一步的，所述步驟(1)氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液的質量百分比含量為 10～40％。

進一步的，所述步驟(1)酸混合液為草酸、鹽酸、硫酸、硝酸中的一種或多種組合。

進一步的，所述步驟(1)超聲清洗中超聲功率為10～30w。

進一步的，所述步驟(2)醇溶液中醇溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、叔丁醇、丙酮中的一種或多種組合。

進一步的，所述步驟(2)涂敷方法為將鈦板正反面各涂0.01～0.5mg/cm²。