[發明專利]一種電極及其用途和制備方法

在審

• 申請號: 202210102406.5
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN116555845A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 馬蒂亞·洛夫拉克;趙奇特;阿德里亞安·耶雷米亞斯
• 申請（專利權）人: 馬赫內托特殊陽極有限公司
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25B11/063;C25B11/081;C25B11/093;C25D17/12;C25D1/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 艾娟;牛利民

一種電極及其用途和制備方法。所述電極包括金屬基體和催化層，所述電極包括至少之一的如下特征：i)所述基體為含腐蝕抑制劑的鈦合金，所述腐蝕抑制劑選自鉑、鈀、鋨、銥、釕、銠、鉭、鋯或鈮中的至少一種金屬，所述腐蝕抑制劑含量為合金總質量的0.05wt％?0.5wt％；ii)所述催化層為銥氧化物層或銥鉭混合氧化物層，銥元素與鉭元素的質量比為1:4至1:0；iii)在所述基體和所述催化層之間設置中間層，所述中間層為鈦鉭合金層。該電極大大提高了電極耐腐蝕性，延長了電極壽命，降低了生產成本。

技術領域

本申請涉及但不限于電化學領域，具體地，涉及但不限于一種電極及其用途和制備方法。

背景技術

電解冶金是電化學工業的重要組成部分，主要用于金屬從其溶液中的電解提取和提純，其中電解金屬鎳、金屬鋅、金屬錳等金屬電解提取過程，通常使用含有一定氯離子濃度的水溶液作為電解液。這一電解冶金過程需要不溶性陽極形成穩定回路和持續的電解電流。

鈦電極作為一種環境友好的不溶性陽極，已經廣泛應用于電化學工業中，主要應用集中于電化學水處理，金屬元素的提取以及電鍍等精加工過程。鈦電極主要由鈦金屬或鈦合金基體以及其表面的貴金屬氧化物催化劑層組成，基體提供導電和機械支撐，催化劑層則通過自身的氧化還原過程可大幅降低氧析出電位以起到節能的效果，同時依靠其極低的電化學消耗速率使陽極具有較長的使用壽命。

常規電解液中存在高濃度的氯離子，氯離子增加了基體的腐蝕速率，一旦腐蝕嚴重損壞了基底，催化層就會從基底上脫落(如圖1所示)，陽極就會停止工作，使得陽極的壽命短于預期壽命。圖1示出了從現有的陽極的橫截面觀察到的鈦基體的腐蝕情況，該陽極分別在3個月和6個月后停止運行并觀察其截面，其中箭頭表示鈦基體/催化層的界面。

發明內容

以下是對本文詳細描述的主題的概述。本概述并非是為了限制權利要求的保護范圍。

為了克服現有技術的不足，本申請的發明人通過多年悉心研究，針對電極的抗腐蝕性能進行了改進。

本申請提供了一種電極，所述電極包括金屬基體和催化層；其中，所述電極包括至少之一的如下特征：i)所述基體為含腐蝕抑制劑的鈦合金，所述腐蝕抑制劑選自鉑、鈀、鋨、銥、釕、銠、鉭、鋯或鈮中的至少一種金屬，所述腐蝕抑制劑含量為合金總質量的0.05wt％-0.5wt％；ii)所述催化層為銥氧化物層或銥鉭混合氧化物層，銥元素與鉭元素的質量比為1:4至1:0；iii)在所述基體和所述催化層之間設置中間層，所述中間層為鈦鉭合金層。

在一些實施方式中，所述腐蝕抑制劑可以選自釕和/或鈀，還可以選自鈀。

在一些實施方式中，所述腐蝕抑制劑含量可以為合金總質量的0.12wt％-0.25wt％。

在一些實施方式中，所述含腐蝕抑制劑的鈦合金還可以含有下列元素中的一種或多種：H、N、C、O、或Fe。

在一些實施方式中，所述含腐蝕抑制劑的鈦合金還可以包括基于合金總質量的0.015wt％的H、0.03wt％的N、0.08wt％的C、0.18wt％的O、0.020wt％的Fe、0.05wt％-0.5wt％的腐蝕抑制劑、以及余量的Ti。

在一些實施方式中，所述電極還可以包括催化底層，所述催化底層位于所述基體和所述催化層之間，或位于所述中間層和所述催化層之間。

在一些實施方式中，所述催化底層可以包括鉭氧化物層。

在一些實施方式中，所述鉭氧化物層中鉭的負載量可以為1克/平方米-3克/平方米。

在一些實施方式中，所述鉭氧化物層中鉭的負載量可以為3克/平方米。

在一些實施方式中，以所述中間層的總質量計，可以包括40wt％-60wt％的鈦以及40wt％-60wt％的鉭。