專利名稱：一種電解用涂層陽極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解用涂層陽極的制造方法，屬電化學(xué)電極制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
Ti金屬或其合金，在電化學(xué)工業(yè)中作為陽極等方面的應(yīng)用日趨增加，特別是以Ti金屬為基體的并涂覆金屬氧化物的陽極更為備受關(guān)注和重視，已被廣泛地應(yīng)用于氯堿工業(yè)、水電解、污水處理、有機(jī)物合成及電沉積工業(yè)中。
Ti基貴金屬氧化物具有優(yōu)良電催化活性，得到廣泛的應(yīng)用與研究。特別是自1965年荷蘭人成功開發(fā)Ti基RuO2涂層陽極以來，陽極研究的大量工作便圍繞著金屬氧化物而展開。
陽極作為電化學(xué)工業(yè)中關(guān)鍵部件，一般應(yīng)具備如下要求具有良好的導(dǎo)電性；耐腐蝕性強(qiáng)；機(jī)械強(qiáng)度和機(jī)械加工性能好；壽命長、費(fèi)用低；對陽極反應(yīng)具有良好的電催化性能。
美國專利US Patent 5,593,556介紹了Ti基濺射Ta、Zr、Nb薄膜或其混合物薄膜進(jìn)行表面改性的工藝以提高析氧陽極的耐用性。日本專利特公昭60-22704介紹Ti基和催化活性涂層之前設(shè)置涂敷Ti及/或Sn的氧化物和Ta及/或Nb的氧化物所組成的混合氧化物，日本專利特公昭60-22705是在專利文獻(xiàn)(特公昭60-22704)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，在中間層設(shè)置的氧化物或混合氧化物中加入Pt，以進(jìn)一步提高中間層的導(dǎo)電性。
研究表明，Ti基氧化物陽極的失效主要體現(xiàn)在活性氧化物的損失和Ti基的鈍化。Ti基貴金屬的鈍化即涂層與Ti基間非導(dǎo)電層TiO2的形成，所以高耐用性涂層陽極關(guān)鍵在于必須解決好Ti基的鈍化問題。
由于上述專利技術(shù)未能很好處理金屬氧化物中間層，未能控制該氧化物的形貌，并且它不是原位制備氧化物，這也影響了Ti金屬與中間層氧化物間存在的結(jié)合力問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鈦基涂層陽極的制造方法。本發(fā)明的又一目的是解決鈦基金屬的鈍化問題，即鈦基金屬表面能原位生成氧化鈦，并控制其形貌、厚度和導(dǎo)電性。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)的一種電解用涂層陽極的制造方法，其特征在于該方法是以金屬鈦為基體，以原位生成的鈦氧化物為中間層物質(zhì)并在外層再涂敷鉑構(gòu)成涂層陽極；其制造方法的過程和步驟如下先將純鈦板進(jìn)行拋光，隨后用超聲波清洗，然后用氧化鋁機(jī)械拋光，用0.5M的H2SO4于25℃下進(jìn)行鈦陽極氧化，氧化時(shí)的電流密度為i＝5-50mA cm2，使其原位生成二氧化鈦，然后在含有Pt(NH3)2(NO2)2的H2SO4溶液中，采用電化學(xué)沉積法，在恒電位電源條件下沉積金屬鉑涂層，最終制成Ti/TiO2/Pt涂層電極。
一種電解用涂層陽極的制造方法，其特征在于該方法是以金屬鈦為基體，以原位生成的鈦氧化物為中間層物質(zhì)并在外層再涂敷鉑構(gòu)成涂層陽極；其制造方法的過程和步驟如下先將鈦板用超聲波清洗，再經(jīng)噴砂處理，然后在10％草酸溶液中90~100℃下刻蝕2小時(shí)，在鈦基表面用硫酸進(jìn)行陽極氧化2分鐘，使其原位生成TiO2，預(yù)先制備好Ti/TiO2；然后用含H2IrCl6·χH2O的異丙醇和正丁醇的混合溶液于80℃下烘烤12小時(shí)，異丙醇和正丁醇的配比為1∶1，然后將該混合液涂刷在鈦基板上.每次涂刷后在烘箱中100℃下烘烤5分鐘，然后在在箱式熱處理爐中300℃下燒結(jié)10分鐘，然后空冷，如此重復(fù)涂刷10次，最后在650℃溫度下燒結(jié)1小時(shí)，最終制成Ti/TiO2/IrO2的涂層陽極。
按本發(fā)明方法制備的涂層陽極，在電解工藝中表現(xiàn)出具有良好的導(dǎo)電性，本發(fā)明的特點(diǎn)是在原位制備氧化鈦中間層，且在工藝中能控制該氧化物的厚度、形貌和導(dǎo)電性，防止了鈦基的鈍化問題。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施一采用金屬鈦為基體，以原位生成的氧化鈦為中間層，并在外層涂覆鉑構(gòu)成涂層陽極。采用99.99％的純鈦板，首先將其拋光，然后在用超聲波清洗，然后用氧化鋁機(jī)械拋光，在0.5MH2SO4于25℃下陽極氧化，氧化時(shí)的電流密度為i＝5-50mA cm2，使其原位生成二氧化鈦，然后在含有Pt(NH3)2(NO2)2的H2SO4溶液中，采用電化學(xué)法在恒電位電源條件下沉積金屬鉑，制成Ti/TiO2/Pt電極。
該電極由于電鍍錫的陽極中效果很好。
實(shí)施二采用金屬鈦為基體，以原位生成的氧化鈦為中間層，并在外層涂覆氧化銥構(gòu)成涂覆陽極。先將鈦板用超聲波清洗，鈦板可用ASTM2級鈦板，用46#白剛玉進(jìn)行噴砂處理，噴砂后表面粗糙度為Ra3.0-3.5μm；然后在10％草酸溶液中100℃溫度下刻蝕2小時(shí)，然后在硫酸中進(jìn)行鈦陽極氧化2分鐘，使其原位生成二氧化鈦，預(yù)先制備好Ti/TiO2；然后用H2IrCl6·χH2O的異丙醇和正丁醇的混合溶液于80℃溫度下烘烤12小時(shí)，異丙醇和正丁醇的配比為1∶1；然后將該混合液涂刷在鈦基板上；混合液中，Ir金屬離子的濃度為0.3mol·dm-3用軟毛刷進(jìn)行涂刷，每次涂刷后在烘箱中100℃下烘烤5分鐘，然后在在箱式熱處理爐中300℃下燒結(jié)10分鐘，然后空冷，再涂刷下一層，如此反復(fù)涂敷10次，使涂層中沉積量達(dá)到Wi＝5g/m2，最后在箱式熱處理爐中燒結(jié)1小時(shí)。燒結(jié)溫度為650℃。最終制成Ti/TiO2/IrO2的涂層陽極。
本實(shí)施例中的涂層陽極可用于含氯酚的降解處理，可提高氯酚的裂解產(chǎn)率。
本發(fā)明不受以上這些實(shí)施例的限制。本發(fā)明方法中，中間層物質(zhì)的被覆量，以金屬換算值計(jì)，為0.1×10-2～10×10-2mol/m2的范圍為宜。
本發(fā)明方法除了采用鈦為電極基體外，也可以采用Ta、Nb、Zr等耐腐蝕性導(dǎo)電金屬或這些金屬的合金做電極基體。
在設(shè)置了中間層的基體上，可涂覆其他具有電化學(xué)活性的物質(zhì)，使其成為需要的涂覆陽極。這些涂覆物質(zhì)為鉑族金屬或其氧化物、該氧化物與鈦、鉭金屬氧化物的混合氧化物，如IrO2、IrO2+Ta2O5、RuO2+TiO2、IrO2+TiO2等。
權(quán)利要求
1.一種電解用涂層陽極的制造方法，其特征在于該方法是以金屬鈦為基體，以原位生成的鈦氧化物為中間層物質(zhì)并在外層再涂敷鉑構(gòu)成涂層陽極；其制造方法的過程和步驟如下先將純鈦板進(jìn)行拋光，隨后用超聲波清洗，然后用氧化鋁機(jī)械拋光，用0.5M的H2SO4于25℃下進(jìn)行鈦陽極氧化，氧化時(shí)的電流密度為i＝5-50mAcm2，使其原位生成二氧化鈦，然后在含有Pt(NH3)2(NO2)2的H2SO4溶液中，采用電化學(xué)氧化法，在恒電位電源條件下沉積金屬鉑涂層，最終制成Ti/TiO2/Pt涂層電極。
2.一種電解用涂層陽極的制造方法，其特征在于該方法是以金屬鈦為基體，以原位生成的鈦氧化物為中間層物質(zhì)并在外層再涂敷鉑構(gòu)成涂層陽極；其制造方法的過程和步驟如下先將鈦板用超聲波清洗，再經(jīng)噴砂處理，然后在10％草酸溶液中90~100℃下刻蝕2小時(shí)，在鈦基表面用硫酸進(jìn)行陽極氧化2分鐘，使其原位生成TiO2，預(yù)先制備好Ti/TiO2；然后用含H2IrCl6·xH2O的異丙醇和正丁醇的混合溶液于80℃下烘烤12小時(shí)，異丙醇和正丁醇的配比為1∶1，然后將該混合液涂刷在鈦基板上.每次涂刷后在烘箱中100℃下烘烤5分鐘，然后在在箱式熱處理爐中300℃下燒結(jié)10分鐘，然后空冷，如此重復(fù)涂刷10次，最后在650℃溫度下燒結(jié)1小時(shí)，最終制成Ti/TiO2/IrO2的涂層陽極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電解用涂層陽極的制造方法，屬電化學(xué)電極制造技術(shù)領(lǐng)域。該方法是以金屬鈦為基體，以原位生成的鈦氧化物為中間層物質(zhì)并在外層再涂敷鉑涂層、或鉑、釕的氧化物涂層構(gòu)成涂層陽極；涂層可以通過電化學(xué)氧化法或熱分解法來獲得。本發(fā)明方法所制得的電解用涂層陽極具有良好的導(dǎo)電性。它可用于電化學(xué)電解工業(yè)中，如氯堿工業(yè)、水電解、污水處理、有機(jī)物合成及電沉積工業(yè)中。
文檔編號C23C28/00GK1680625SQ20051002358
公開日2005年10月12日 申請日期2005年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月26日
發(fā)明者姚書典, 沈嘉年, 孫娟 申請人:上海大學(xué), 中冶集團(tuán)北京冶金設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院