[发明专利]一种钛基不溶性阳极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛基不溶性阳极的制备方法，属于材料制备技术领域，尤其是电极材料制备领域；也属于三废处理及资源化利用技术领域，尤其是废铅蓄电池综合利用技术领域。

背景技术

在有机电化学合成过程中，氧化或还原过程是通过有机反应物或媒质(电子载体)与电极之间进行电子转移来实现的，一般不需采用有害的或危险的氧化或还原试剂。用电化学法进行有机合成与化学法相比，具有如下优点：

(1)可以通过电极电位控制反应过程，提高目标产物的选择性；

(2)可在常温常压下进行反应，反应条件温和，提高生产过程的安全可靠性；

(3)反应过程是由电流作为氧化或还原剂，一般不产生有害的废弃物，有利于减少环境污染。因此，用电化学法进行有机合成是一种环境友好的、具有竞争能力的和经济高效的化工过程。

尽管有机电化学合成具有化学法难以比拟的优点，但许多有机电化学合成过程还未能实现工业化。其重要原因之一就是缺乏性能优良的阳极材料。因此，如何制备高活性、长寿命的在硫酸介质中使用的阳极材料是有机电化学合成过程工业化过程中的急需解决的重要课题。

自20世纪60年代发明了贵金属氧化物电极以来，尺寸稳定的金属阳极的发展带来了氯碱、氯酸盐、水处理、电化学冶金等工业的一场革命，生产规模迅速扩大，单位能耗有了较大幅度的降低，取得了良好效果，使该技术迅速得以推广，金属阳极占据了传统电解工业的主导地位。但是作为适用于有机电化学合成过程中的阳极材料，不仅应有良好的电化学活性和反应选择性，更为重要的是还必须具有良好的化学和电化学稳定性，以便获得足够长的使用寿命。因此，研发硫酸介质中电解的金属氧化物阳极材料显得尤其重要。

在有机电化学合成过程中，阳极通常在硫酸水溶液中使用，阳极质量对阳极消耗、反应选择性和电能消耗影响极大。金属氧化物阳极是一种复合电极材料，它是由在金属钛基体上覆一层具有良好导电性的活性氧化物层而构成。作为用于有机电化学合成过程，在硫酸溶液中进行有机合成的实用性的阳极材料，不仅应该具有良好的电化学活性和反应选择性，而更为重要的是还必须具有良好的化学和电化学稳定性，以便获得足够长的使用寿命。本研究的主要目的就是要解决复杂有机电化学合成中PbO₂金属氧化物阳极的寿命及电催化活性等影响有机电化学合成工业化的重要问题。

国内外研究结果表明，在有机电化学合成中，以金属钛为基体材料、PbO₂为活性材料的金属氧化物阳极是具有开发前景的金属氧化物阳极材料。这种在硫酸介质中使用的金属氧化物阳极材料，在Cl^－、ClO₃^－、NO₃^－、SO₄^2－及稀酸介质中都很稳定，其导电性能优于石墨，而且PbO₂硬度大，耐磨损且造价低。由于这些特性，PbO₂电极成功地应用于次氯酸盐、氯酸盐等许多电化学生产中，以代替石墨电极和昂贵稀缺的铂电极。因此,研发金属钛为基体材料、PbO₂为活性材料的金属氧化物阳极的制备工艺与技术是实现该类电极工业化的主要关键技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备钛基不溶性阳极的方法。

实现上述目的技术方案是：

一种钛基不溶性阳极的制备方法，是以金属钛为电极基体，以PbSO₄为原料，采用聚合前驱体热分解-硫酸铅电化学氧化耦合方法，PbSO₄阳极氧化制备得到PbO₂，得到的PbO₂直接作为电催化电极材料使用。其中所述的PbSO₄可采用废铅蓄电池经分离精制得到PbSO₄。

本发明的方法包括以下步骤：

(1)表面处理：将金属钛经机械打磨、碱性溶液中表面除油、草酸溶液中刻蚀，经过水洗涤的金属钛作为电极基体材料进入下一步；

(2)中间层涂覆：将上一步将上一步得到的金属钛作为电极基体，采用涂覆法，将中间层涂层的前驱体涂覆于上一步得到的电极基体上，电极基体经过表面涂覆进入下一步；

(3)干燥焙烧：在热分解设备中，将上一步得到的钛基体电极进行干燥焙烧，重复多次涂覆-干燥焙烧操作，得到表面含金属氧化物电极的钛基体电极进入下一步；