[发明专利]纳米SnO2种子嵌入涂层钛阳极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于应用电化学工业领域的电极材料领域，具体涉及一种纳米SnO2种子嵌入涂层钛阳极及其制备方法。

背景技术

最早电化学工业使用的电极材料是人造石墨。1967年活性氧化物问世后，石墨电极逐渐被其所代替。目前作为具有典型意义的活性氧化物电极是采用Ru-Ti氧化物作为活性涂层的钛阳极。人们同时也采用了Ru-Sn或Ru-Ti-Sn氧化物作为活性涂层的钛阳极。为了使电极的性能得以提高，科研人员进行了多方面努力，在近十年来，人们开始认识到，分散活性中心是提高电极材料性能的有效途径。使得涂层的组织结构改善成为阳极材料的研究热点，本研究小组提出了带有种子层的电化学工业钛阳极，获得中国发明专利(专利号：031158463)。带有种子层的钛阳极，是由于种子层的采用，则使后续涂层的形核和生长，从而改善了活化表层的组织结构。但是本研究小组在深入研究后发现在某些具体情况下种子层对活化表层的组织结构影响并不显著。比如，本研究小组采用了活性面积的研究观察到，种子层对较薄的后续涂层有效果，而对较厚的后续涂层的效果却不甚明显。实验发现采用在表层中添加纳米TiO₂种子提高了Ru-Ti氧化物钛阳极的活性中心的分布和密度，改善了性能。本研究小组认为对于含Sn的氧化物涂层，采用添加纳米SnO₂种子嵌入技术可以更有效地提高钛阳极的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米SnO₂种子嵌入涂层钛阳极及其制备方法，以提高Ru-Sn或Ru-Ti-Sn氧化物钛阳极的活性中心的分布和密度，从而提高钛阳极涂层的活性面积；本发明的制备方法简单，可操作性强，纳米SnO₂金红石结构种子原料易得，成本低的特点。

本发明的纳米SnO₂种子嵌入涂层钛阳极为：所述钛阳极的钛基材表面沉积覆盖有钛阳极涂层，所述钛阳极的涂层是添加纳米SnO₂种子的氧化物涂层。

本发明的纳米SnO₂种子嵌入涂层钛阳极的制备方法制备方法为：

a)将纳米SnO₂种子添加于活性溶液之中，获得含纳米SnO₂种子的氧化物活性涂料；

b)将涂料按常规的沉积法沉积于钛基材上；

c)经过常规的后续热处理获得纳米SnO₂种子嵌入涂层钛阳极。

本发明的显著优点是：

a)本发明有效的利用了晶体外延生长的机理，在活性涂层中直接采用已有的能提供活性晶体外延生长的种子，在活化表层中直接添加具有金红石结构的SnO₂精细种子，这些种子对活性涂层的晶粒的形核和生长，可以起到更加明显的和直接的诱导作用，从而有效地控制电极活性涂层的晶体结构和组织，优化活性中心的组织结构，从而使钛阳极涂层的活性稳定和提高。

b)本发明采用在活性层中直接添加贱金属氧化物、尺度为精细纳米的SnO₂种子，采用SnO₂种子是由于其晶相单一、低纳米尺度的晶体容易获得，可使成本较低。采用精细纳米的SnO₂种子更容易影响涂层内部的晶粒形核过程、生长过程，采用精细纳米种子容易使得电极活性涂层的活性中心的分布和密度得以控制，进一步提高钛阳极涂层的活性面积。

附图说明

图1传统的Ru-Ti涂层的循环伏安曲线。

图2添加20％SnO₂种子的Ru-Sn涂层的循环伏安曲线。

图3添加30％SnO₂的种子的Ru-Ti-Sn涂层循环伏安曲线。

具体实施方式

本发明的钛阳极的钛基材表面沉积覆盖有钛阳极涂层，所述钛阳极的涂层是添加纳米SnO₂种子的氧化物涂层。

选择SnO₂具有金红石结构的种子，其种子粒径<40nm；

SnO₂种子粒径最佳为4～16nm。

纳米SnO₂种子的摩尔含量按设计涂层中SnO₂总量的10～50％投加；按设计总量计算的最佳投加量为20～40％。

本发明纳米SnO₂种子嵌入涂层钛阳极的制备具体步骤为：

1)钛基处理：将钛基材用清洗剂去酯、去油，酸洗、刻蚀；