[发明专利]一种铂铱氧化物合金电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种铂铱氧化物合金钛阳极的制备方法。

背景技术

在电化学工业中，其关键技术在电解槽中电极材料的研究与开发，阳极材料组成和结构决定了其电化学活性和稳定性。在氯碱工业、海水电解以及氧化电解水制备中，三者都是通过电解氯化钠溶液实现的，但氯化钠溶液浓度却有很大差别，分别为25wt％，2-5wt％和0.05-0.1wt％，如此大的浓度差异造成了电催化反应类型和电解效率的不同，所以对阳极材料要求也会不同。特别是氧化电解水的制备，因为其氯离子含量很少，阳极不仅存在析氯反应，还存在大量的析氧反应，如何调配两者之间的反应选择性，提高析氯反应的电解效率，对氧化电解水的杀菌效率和电极使用寿命都有着至关重要的影响。

目前，在氯碱工业中广泛使用的Ru基贵金属氧化物电极，其析氯和析氧电位仅相差100mV，所以当氯离子含量较低时，会产生大量的析氧电流，从而破坏金属氧化物涂层的缺氧固溶体，降低电解效率和使用寿命。与Ru基等金属氧化物电极相比，Ir基金属氧化物的析氯和析氧活性略低于Ru，但其电极的使用寿命会大幅度增加，但仍然很难满足这种特殊条件下实际使用的需要。为了进一步提高其电解效率和使用寿命，可以在活性层中引入一些惰性氧化物，提供化学稳定性；如TiO₂、Ta₂O₅、SiO₂、SnO₂等。另外，目前还有部分研究者将Pt单质引进到IrO₂中提高电极稳定性，但金属Pt是面心立方结构，而IrO₂是金红石型结构，所以两者之间共溶性价差，而PtO₂和IrO₂一样都是金红石型结构，且其具有较高的析氧过电位，如果将PtO₂加入到IrO₂中，这样可以形成较好的固溶体结构，从而降低电极材料析氧活性，提高析氯选择性，提高电极使用寿命。

目前，专门针对制备氧化电解水用阳极电极材料研究很少，其中曾新平等人(同济大学学报(自然科学版)，2011，39(9)：1318-1323)报道了热分解法制备RuO₂-SnO₂-TiO₂电极，研究表明当Ru含量为25％时，其析氯活性最好；但电极强化试验寿命仅为105min，不能满足实际使用要求，文章中也没有报道该电极制备氧化电解水的性能。2012年，曾新平等人(Journal of Electroanalytical Chemistry 677–680(2012)133–138)在此基础上又研究了Sn含量对制备氧化电解水电解效率和电极强化寿命的影响，研究表明当Sn含量小于10％时，电解效率较高；含量为5％时，强化试验寿命最长，但也仅为85min，同样不能满足实际使用要求。2013年，重庆大学余浩(重庆大学硕士论文，2013)制备了铂钛电极和钌铱电极，发现钌铱电极制备得到氧化电解水性能要优于铂钛电极。另外，铂钛电极的实际使用寿命达到1800h，而高铱含量的钌铱电极实际使用寿命达到2000h。虽然钌铱电极实际使用寿命高于铂钛电极，但是仍未达到国标GB-28234-2011中对电极材料使用寿命的要求(大于3000h)。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种钛基铂铱氧化物合金钛阳极的制备方法，所得到铂铱氧化物合金电极的电催化活性和稳定性都得到显著提高。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种铂铱氧化物合金电极的制备方法，包括下列步骤：

1)将铂盐与硝酸钠的混合溶液在55-65℃加热搅拌，蒸发结晶、干燥、研磨、焙烧得到混合物，水洗除杂，然后充分湿法研磨、分散在溶剂中得到二氧化铂溶液；

2)将铱盐分散到溶剂中，然后加入上述二氧化铂溶液，使金属离子浓度在0.05-0.3mol·L^-1，用氢氧化钠调节溶液pH值到14，溶解分散，得到涂覆溶液；

3)在钛板上均匀涂覆所述涂覆溶液，烘干，然后400-700℃下焙烧，在空气中冷却；所述涂覆、烘干、焙烧、冷却过程循环5-20次得到铂铱氧化物合金电极。