[发明专利]一种掺杂钛基二氧化铅电极的制备工艺

说明书

技术领域

本发明公开了一种掺杂钛基二氧化铅电极的制备工艺。

背景技术

早在1934年，二氧化铅电极就作为Pt电极的替代品在过氯酸盐的生产中使用，由于PbO₂具有耐腐蚀性能好、导电性能优异、析氧过电位高等特征，因而被广泛应用在许多无机和有机化合物电解生产、环境污染控制、阴极保护以及电浮选等方面。随着工业的进步，对二氧化铅电极的性能要求越来越高，传统二氧化铅电极的电容量小、功能性能不稳定、污染大等特点已经不能适应现代化的需求。

为了克服上述问题，本发明大量研究从影响二氧化铅电极制备的各因素出发，对其进行了多方面的改进和完善，并发展为以钛基二氧化铅电极(DSA)为代表的新型二氧化铅电极。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，发明一种掺杂钛基二氧化铅电极的制备工艺。其技术方案是一种掺杂钛基二氧化铅电极的制备工艺，其特征是采用电沉积法制备了含有中间层的Bi、Co、Cu、Sn 4种掺杂钛基PbO₂电极，平均电流效率提高，电极电催化活性有明显提高。

钛基金属的预处理：将50mm×50mm钛网先后以320#和600#砂纸打磨抛光，打磨后的钛网先用洗衣粉和无水碳酸钠的混合溶液清洗，除去表面油脂;然后放入沸腾的10%草酸溶液中煮沸2 h左右，直至形成银灰色均匀麻面，用蒸馏水洗净，烘干。

底层的制备：将SnCl₄·4H₂O和SbCl₃·3H₂O按量比8∶1配制成盐酸-正丁醇溶液，用于在钛网上涂烧中间层的前驱体溶液；将前驱体溶液均匀涂敷在钛网上，先在125℃烘箱中烘15min，然后转入500℃马弗炉中烤10min，反复10次，最后一次延长至1 h，出炉，完成底层的制备。

中间层的制备：将做完底层的钛基体放在含有200g/L Pb(NO₃)₂、0. 5 g/LNaF、pH=2~3的电沉积液中，用磁力加热搅拌器搅拌，控制电流密度0. 04A/cm2，温度为70℃，电解2h，可制得一块厚度约1mm的纯二氧化铅电极，完成中间层的制备。

掺杂活性层的制备：在上述电沉积液中加入1mmol/L含有不同掺杂离子Bi(NO₃)₃、Co(NO₃)₃、Cu (NO₃)₂、Sn(NO₃)₂)的溶液作为电镀液，以同样温度、同样的电流密度和同样的酸度，在附有中间层的Ti网上电沉积同样厚度的活性层，制得各种不同的掺杂二氧化铅电极。

本发明的特点是：在传统二氧化铅制备中，在电沉积液中掺入其他离子，制得掺杂二氧化铅电极的方法;通过硫酸和硫酸铬介质中稳态极化曲线的测定，计算出掺Co二氧化铅电极交换电流密度为: 9.20×10^-2A/cm²，远高于其他掺杂二氧化铅电极和未掺杂电极，说明掺Co二氧化铅电极有较高的催化活性。电解氧化实验结果也表明：掺Co二氧化铅作阳极，与其他几种电极相比，电流效率最高，平均电流效率达到80. 2%，显示了较高的选择性能。因此，掺Co钛基二氧化铅具有优越的电化学性能和稳定性，兼具环境友好特点，应用前景广阔。

具体实施方式

一种掺杂钛基二氧化铅电极的制备工艺，其特征是采用电沉积法制备了含有中间层的Bi、Co、Cu、Sn 4种掺杂钛基PbO₂电极，平均电流效率提高，电极电催化活性有明显提高。

钛基金属的预处理：将50mm×50mm钛网先后以320#和600#砂纸打磨抛光，打磨后的钛网先用洗衣粉和无水碳酸钠的混合溶液清洗，除去表面油脂;然后放入沸腾的10%草酸溶液中煮沸2 h左右，直至形成银灰色均匀麻面，用蒸馏水洗净，烘干。

底层的制备：将SnCl₄·4H₂O和SbCl₃·3H₂O按量比8∶1配制成盐酸-正丁醇溶液，用于在钛网上涂烧中间层的前驱体溶液;将前驱体溶液均匀涂敷在钛网上，先在125℃烘箱中烘15min，然后转入500℃马弗炉中烤10min，反复10次，最后一次延长至1 h，出炉，完成底层的制备。