[发明专利]一种钛基锰铱复合氧化物涂层阳极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解用的涂层阳极材料及其制备方法，提供一种次氯酸钠发生器用钛基锰铱复合氧化物涂层阳极材料及其制备方法。

背景技术

次氯酸钠是一种非天然存在的强氧化剂，它的杀菌效力比氯气更强，属于真正高效、广谱、安全的强力灭菌、杀病毒药剂。次氯酸钠的稳定性比较差，消毒用的次氯酸钠溶液多以发生器现场制备的方式来生产。采用无隔膜电解浓度为3wt％～5wt％的NaCl水溶液可以生成少量低浓度的次氯酸钠溶液。低浓度NaCl水溶液的电解要求阳极材料具有良好的析氯抑氧的高选择电催化活性和耐久性，目前国内外一般采用钛基贵金属氧化物涂层阳极，一般称之为尺寸稳定阳极(DSA)。它是以金属钛作为基体，在表面涂敷以铂族金属氧化物为主要组分的活性涂层。

绝大部分DSA阳极涂层都是以贵金属氧化物为主，专利号CN1339618，添加锡锑氧化物中间层的钛基体二氧化铱电极；专利号CN2185613，铂铱氧化物电极；专利号CN1995464，IrO₂-Ta₂O₅-MO₂涂层钛基体电极，M为Sn、Mn、Ti、Nb、Pb、Si。随着工业的快速发展，对贵金属的需求量越来越大，导致世界范围内贵金属价格飞速上涨，极大的提高了生产成本。此外，目前广泛使用的贵金属氧化物阳极在低浓度氯化物环境中应用时，都出现稳定性急骤下降的现象，如氯碱工业广泛应用的钌钛氧化物阳极、高速电镀锡、锌用IrO₂+Ta₂O₅析氧阳极，它们的加速寿命只有几十个小时(加速寿命试验的条件：电解液为3wt％NaCl，pH＝2，阳极电流密度20000A·m^-2，温度50℃)。为此，急需寻找一种低成本、高催化活性和高稳定性的新型阳极材料来替代目前的电极，来解决当前使用的贵金属氧化物涂层阳极存在的问题。

与贵金属氧化物阳极相比，目前研究的低成本金属氧化物阳极主要存在两个问题：一是稳定性较差，不能满足工业应用；二是电催化活性不够好，导致更多的能耗。目前已开发的贱金属氧化物涂层电极大多不能兼顾电极稳定性与电催化活性的统一。专利号CN1082632公开了一种带锡锑中间层的钛基钴锌锆复合氧化物阳极，电极具有良好的电催化活性，但是它们的稳定性极差。

热分解法制备的β-MnO₂具有成本低、毒性小，对环境友好等优点。作为电催化剂β-MnO₂本身具有很好的电催化活性和稳定性，已被广泛作为电催化材料使用。然而，热分解法制备的β-MnO₂的电阻率为10^-1～10^-2Ω·cm，导电性能较差，因此限制了它的应用。

发明内容

本发明内容之一在于提供一种次氯酸钠发生器用的钛基锰铱复合氧化物涂层阳极，克服现有阳极材料稳定性较差的缺点，提高电催化活性，降低成本。

本发明钛基锰铱复合氧化物涂层阳极由10～90mol％IrO₂和10～90mol％MnO₂组成。涂层表面结构为大面积的纳米柱阵列，纳米柱为纯IrO₂。

本发明内容之二在于提供一种次氯酸钠发生器用的钛基锰铱复合氧化物涂层阳极的制备方法，通过调整成分与配比、制备工艺获得所需的锰铱复合氧化物涂层阳极。

本发明所采用的技术方案如下：

1、基体预处理：将纯钛板经喷砂，切割成所需尺寸试样。试样经碱洗除油，酸洗刻蚀后用去离子水反复冲洗净，烘干备用。

2、钛基锰铱复合氧化物涂层阳极的制备：涂敷液的组成为IrMn原子比1∶9～9∶1的HIrCl₄和Mn(NO₃)₂的水溶液，总金属离子浓度为0.15～0.4mol/L。将配制的涂敷液涂刷在处理过的钛基体上，并在70～100℃下烘干5～20min，350～550℃下热分解8～25min，重复以上涂刷和热分解步骤，涂覆6～15层，最后一次在350～550℃烧结0.5～3h，即获得钛基锰铱复合氧化物涂层阳极，涂层复合氧化物的担载量为3～15g/m²。