[发明专利]电化学合成五氧化二氮用电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极及其制备方法，特别涉及电化学合成五氧化二氮用电极及其制备方 法。

背景技术

电化学合成法是制备五氧化二氮唯一具有工业化前景的方法，受到国内外广泛关注。电 极材料是该方法研究的焦点之一。

在电化学法合成N₂O₅过程中，Zawadski等人(Roznicki Chemii，1948，22：233-247)和专利 DE884356采用Pt、Pb等贵金属分别作为阴、阳极，电解过程的电流效率达35％，比能为5 kWh/KgN₂O₅。但采用这些电极易造成剧烈副反应发生，电解过程的选择性差，电流效率低， 能耗较大。

专利US6200456和Harrar等人(J electrochem soc，1983，130(1)：108-112；J electrochem soc， 1997，144(6)：2032-2044)采用铂片和IrO₂涂层钛电极(一种DSA阳极)作为电极材料对电化学 合成N₂O₅工作进行了研究，采用Tafel曲线对不同电极材料催化氧化硝酸溶液中N₂O₄的过 氧电位进行考察，结果表明无论是催化N₂O₄氧化还是催化HNO₃分解，IrO₂涂层都具有比铂 片更高的催化活性；同时发现RuO_x涂层也具有较好的催化活性；Au、玻璃碳、Fe₃O₄、Ta、 W和Ti等对催化氧化N₂O₄没有活性。在IrO₂涂层钛电极和铂片分别做阳极和阴极时，通过 控制电位技术将电流效率提高至67％，电解能耗(比能)达到0.55kWh/mol N₂O₅。通过对Ta、 Nb、Al、Ti、Zr以及Al₂O₃，ZrO₂，Corning Macor(46SiO₂-16Al₂O₃-17MgO-10K₂O)、Ebonex(Ti₄O₇)等陶瓷材料在N₂O₅/HNO₃溶液中的耐腐蚀性能进行研究，发现上述不同材质耐腐蚀能 力依次为Ta＞Nb＞Al＞＞Ti＞Zr，而陶瓷材料都具有较好的耐腐蚀性能；并采用恒电流法分 别对Pt(7000)/Nb、Pt-Ir/Nb、IrO₂/Ti、IrO₂/Al等作为阳极和Pt(11000)/Nb、IrO₂/Ti、Pt(7000)/Nb 等作为阴极材料的过电势性能进行研究，发现阳极材料采用IrO₂涂层时具有非常低的过电势 特性，Pt作为阴极材料具有较低的过电势。但采用IrO₂/Ti为阳极材料进行电解时发现，IrO₂涂层容易脱落，引起钛与电解液发生剧烈反应形成不导电的氧化钛，电解能耗较大。