[发明专利]一种DSA/铅合金复合电极及其制备方法和应用

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种钛基贵金属氧化物涂层（DSA）与铅或铅合金复合电极的制备，及其作为复极式电解装置电极材料在电解工业中的应用。 

（二）背景技术

电极材料的选择是电解技术工业化的关键技术之一，工业电解装置中常用的阳极材料有钛基贵金属氧化物涂层电极（DSA电极）、石墨电解和铅合金以及二氧化铅电极。其中DSA电极广泛应用于电镀、电解、电化学处理废水以及燃料电池等领域，具有耐腐蚀性强、催化活性高、析氧或析氯电位低等特性，是性能优良的阳极材料。铅和铅合金电极既是阳极材料又是阴极材料，具有析氧和析氢过电位高、耐硫酸介质腐蚀等特点，是常用的不溶性阳极和阴极材料。在电解工业中，如电解合成丁二酸，电解法处理废水，通常采用铱钛氧化物涂层DSA电极做阳极，铅或铅合金电极作阴极。但无论采用串联还是并联结构，都存在单元电解槽电极连接复杂、电极连接接触电阻大等缺点。采用复极式电解装置可以避免单元电解槽之间的连接，提高电解槽的空间效率，但需要耐阳极腐蚀和具有良好活性的复合电极材料。复极式电解装置的电极材料很少，常用仅石墨电极。但石墨电极存在析氧和析氢过电位较低、电化学活性低，使用过程中会发生掉粉，使用寿命短等问题。目前，有关复极式电解装置的电极材料的加工制备方法的研究很少，尤其是电解工业生产中缺乏高析氧（氯）活性、高或低析氢活性的复合电极材料，限制了复极式电解装置在电解工业中的广泛应用。。 

为解决大规模工业化电解装置中众多单元电解槽之间电极连接困难、电阻 大、电解装置效率低等缺点，以及复极式电解装置中缺少高活性、长寿命的电极材料。本发明开发了一种用于复极式电解装置的复合电极的制备方法。采用浇铸的方法将钛基DSA电极和铅合金电解连接，制成板状复合电极，将该电极应用于复极式电解装置中，可加工制成“零”电极间距的电解装置，避免了单元槽之间的电极连接，并大幅度降低槽电压，特别适用于电解工业和电解处理废水工程的复极式电解装置中作电极材料。 

（三）发明内容

本发明的目的是提供一种高活性的复合电极材料，该电极材料一侧为DSA涂层，具有高的析氧（氯）活性，另一侧为铅或铅合金材料，具有高析氢过电位；应用于复极式电解装置中可简化串联电解装置中复杂的电极连接，并可加工成“零”极距的电解装置，大幅度提高反应效率并降低槽电压。 

本发明的第二个目的是提供一种简单的制备所述复合电极材料的方法。 

本发明的第三个目的是提供所述复合电极作为复极式电解装置电极材料应用。 

下面对本发明的技术方案做具体说明。 

本发明提供了一种复合电极，所述的复合电极是以钛板为基体，其中一面涂有贵金属氧化物涂层，而另一面复合有铅或铅合金层。 

进一步，所述的贵金属氧化物涂层为钌钛氧化物或铱钽氧化物涂层。 

进一步，所述的铅或铅合金的化学组成的表达式为Pb-xSb-yAg-zM，其中M为Cu、Sn、Bi中的一种或多种的组合，x、y、z分别为Sb、Ag、M与Pb的质量之比，x=0～0.3；y=0～0.2；z=0～0.1。 

进一步，所述的钛板复合有铅或铅合金层的一面焊接有若干钛钉，所述的铅或铅合金层覆盖钛钉。所述的钛钉的作用是强化固定铅或铅合金层。 

进一步，所述的钛板周边向贵金属涂层的背面凸出形成一个钛框，铅或铅合金层填满钛框。 

本发明提供了所述的复合电极的制备方法，其中一面涂有贵金属氧化物涂层的钛板可使用现有市售的钛基贵金属氧化物涂层电极，钛基贵金属氧化物涂层电极与铅或铅合金的复合可采用浇铸的方法。所述的浇铸方法可采用如下操作：所述的钛板周边向待浇铸面直角弯曲成一个框（如果需要，可在待浇铸面焊接若干钛钉），将铅或铅合金熔化后浇铸在钛框内，铅或铅合金在钛框内凝固（若有钛钉，需将钛钉封闭在铅或铅合金层中），得到所述的复合电极；或者，还可以采用如下操作：将一面带贵金属氧化物涂层的钛板置于一个模具框中，浇铸熔化的铅或铅合金，待凝固后脱模得到所述的复合电极。 

本发明制备得到的复合电极，钛基体厚度为1-3mm，铅合金厚度为1-8mm，极板总厚度为2-10mm，钛板一侧为钌钛或铱钽氧化物涂层，一侧为铅或铅合金层，铅或铅合金层中可含有一定数量的钛钉，铅或铅合金和钛基体结合紧固，接触电阻小。 

本发明还提供了所述的复合电极作为复极式电解装置电极材料的应用，可广泛用于电解工业中。 

本发明与现有的螺钉连接方式技术相比，其优点体现在：