[发明专利]一种钛基复合阳极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钛基复合阳极，其特征在于，该钛基复合阳极包括钛基体、双致密保护中间层、活性表面层；所述双致密保护中间层分为两层，第一层是二氧化钛纳米管，第二层是锡锑氧化物致密层；所述锡锑氧化物致密层上又覆有蜂窝状锡锑氧化物层。

2.如权利要求1所述的钛基复合阳极，其特征在于，所述钛基体是金属钛板、钛合金或钛薄片；所述活性表面层是MnO₂、IrO₂、Ta₂O₅、RuO₂中的一种或几种混合金属氧化物。

3.一种如权利要求1或2所述的钛基复合阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将钛基体打磨、碱洗或酸洗，得到表面洁净的钛基体；

（2）双致密保护中间层的制备：

二氧化钛纳米管的制备：将经过上述处理的钛基体作为阳极，石墨电极作为阴极，在含有NaF的醇类电解液中进行电解，然后将钛基体进行焙烧，得到含二氧化钛纳米管的电极；

锡锑氧化物致密层的制备：将柠檬酸和乙二醇混合，加热反应，然后加入锡盐与锑盐，加热反应，制备得到聚合物前驱体溶液，将上述聚合物前驱体溶液涂覆在上述电极表面，焙烧，此过程重复10~15次，得含所述锡锑氧化物致密层的电极；

（3）蜂窝状锡锑氧化物层：将上述电极浸润在聚甲基丙烯酸甲酯液体中，烘干，得到表面覆有聚甲基丙烯酸甲酯胶状结晶模板的电极；

添加苯酚-甲醛聚合物前驱体溶液于含锡盐和锑盐的乙醇溶液中，搅拌均匀后，添加聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物，搅拌均匀，得到目标液，将上述电极浸入上述目标液中，烘干后焙烧，即可制得含蜂窝状锡锑氧化物层的电极；

（4）活性表面层的制备：将锰、铱、钽或钌盐溶液中的一种或几种涂敷在上述电极的表面，焙烧，此过程重复10~15次；然后涂覆含有纤维的锰、铱、钽或钌盐溶液中的一种或几种，焙烧，此过程重复4~8次，即得到所述钛基复合阳极。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，将所述电极浸润在聚甲基丙烯酸甲酯液体后烘干的温度为70℃，时间为24h；将所述电极浸入所述目标液后烘干的温度为90~110℃，时间为0.5~3h，此过程重复3~5次；

所述步骤（2）中加入所述柠檬酸和乙二醇后，加热反应的温度为55~65℃，加入所述锡盐与锑盐后，加热反应的温度为85~95℃；

所述步骤（2）、（4）中的焙烧的温度为450℃~550℃，时间为30min~180min；

所述步骤（3）中焙烧的工艺条件是：在Ar气氛中，于400~480℃下焙烧1~4h，然后在780~850℃下焙烧2~5h，升温速率控制在1~2℃/min。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述电解的时间为1h~6h，电解时电解液的含水量控制在1g/L~10g/L之间，电压控制在15V~75V之间。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）与步骤（3）中的锡盐为SnCl₄·5H₂O，锑盐为SbCl₃；其中步骤（2）中柠檬酸、乙二醇、锡盐、锑盐的摩尔比为1∶4∶0~0.5∶0~0.1。

7.如权利要求3~6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯液体的制备包括以下步骤：分别用氢氧化钠和去离子水将甲基丙烯酸甲酯洗涤三次，然后按以下重量份和体积份添加原料：7~15重量份甲基丙烯酸甲酯；90~200体积份去离子水；7~15重量份K₂S₂O₈；混合均匀后在50~90℃和氮气气氛下反应5~9h，过滤，除去团聚物后即制得聚甲基丙烯酸甲酯液体；

所述重量份和体积份的单位比例对应关系为g/ml。

8.如权利要求3~6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述苯酚-甲醛聚合物前驱体溶液的制备包括以下步骤：将3~9重量份的苯酚和0.2~3重量份、质量分数为20%的氢氧化钠溶液混合并搅拌，然后加入8~14重量份甲醛，在60~80℃下搅拌1h，冷却至室温后，用1~4mol L^-1的盐酸将溶液的pH调至5~8，然后将溶液蒸馏，再用乙醇将其溶解，将溶液中多余的氯化钠晶体过滤除去，滤液即所述的苯酚-甲醛聚合物前驱体溶液。