[发明专利]一种涂层钛阳极及其喷涂热解制备方法

说明书

本发明属于电化学工程的电极制备领域，更具体地，涉及一种涂层钛阳极及其喷涂热解制备方法。包括如下步骤：(1)在预处理后的钛板表面涂覆抗氧化层；(2)控制钛板温度在250～300℃之间，将电极制备原料浆液雾化喷涂至所述钛板的抗氧化层表面；(3)对所述钛板进行高温烧结处理，得到所述涂层钛阳极。本发明采用喷涂技术结合分步热处理的方法制备涂层钛阳极，巧妙地克服了现有技术刷涂法存在的涂层高温烘烤易发生干裂而导致电极寿命短的技术缺陷；实现了快速精确制备涂层钛阳极，且制备成本低，产品质量可控。在保证性能的前提下，极大地降低了贵金属的涂敷量，制得的涂层钛阳极成本显著降低，有利于涂层钛阳极应用的扩大化和平价化。

技术领域

本发明属于电化学工程的电极制备领域，更具体地，涉及一种涂层钛阳极及其喷涂热解制备方法。

背景技术

涂层钛阳极在废水处理，污泥脱水，清洁电镀，湿法回收，阴极保护等领域中广泛应用，取得了巨大的经济和社会效益。目前，涂层钛阳极的制备方法主要有热分解法、电镀法或离子溅射法。已知的电镀法和离子溅射法不适用于商业应用。

目前，热分解法制备涂层钛阳极的工艺大多为刷涂技术。已知的刷涂工艺，刷涂浆料通过手工印刷或丝网印刷到钛基板上，然后直接高温烧结。浆料中的氯酸和氯化物等前驱体物质在高温条件下直接转化为氧化物，前驱体物质中的结合水和氯元素生成气体逸出，气体逸出容易造成电极表面催化层开裂。电极表面一旦裂开，钛板裸露出来不能完全覆盖，使用时钛基底迅速钝化，导致电极很快失效，工作电压迅速升高。一般通过多次刷涂增加层数来覆盖涂层裂纹保护钛基体，以期降低失效风险。但是多次刷涂会导致涂层厚底增加，贵金属材料负载量增加导致涂层钛阳极生产成本升高。传统的刷涂工艺不能在降低涂层钛阳极的生产成本同时，保证涂层钛阳极具有足够持续稳定的质量和性能，限制其实际生产应用。

因此，寻找一种既能降低涂层钛阳极的生产成本，又保证涂层钛阳极具有足够持续稳定的质量和性能的涂层钛阳极制备方法迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种涂层钛阳极及其喷涂热解制备方法，其目的在于通过在预处理的钛板表面涂覆一层抗氧化层以后，将电极制备原料浆液雾化喷涂在一定温度的钛板表面，电极制备原料浆液在抗氧化层表面热分解生成致密的氧化物薄膜沉积层，最后经过高温烧结得到含有二氧化铱的涂层钛电极，由此解决现有技术采用传统的刷涂工艺不能在降低涂层钛阳极的生产成本同时，保证涂层钛阳极具有足够持续稳定的质量和性能的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种涂层钛阳极喷涂热解制备方法，包括如下步骤：

(1)在钛板表面涂覆抗氧化层；

(2)控制钛板温度在250～300℃之间，将电极制备原料浆液雾化喷涂至所述钛板的抗氧化层表面，使所述电极制备原料浆液原位热解，得到依次涂覆抗氧化层和初始金属氧化物沉积层的钛板；

(3)对所述依次涂覆抗氧化层和初始金属氧化物沉积层的钛板进行烧结处理，得到所述涂层钛阳极。

优选地，步骤(1)所述钛板为经过预处理的钛板，所述预处理包括打磨、去油和蚀刻步骤。

优选地，步骤(1)所述抗氧化层为导电金属氧化物薄膜。

优选地，所述抗氧化层厚度优选0.2～3微米。

优选地，所述导电金属氧化物薄膜为导电玻璃薄膜，包括ATO、ITO或FTO。

优选地，步骤(1)所述抗氧化层的获得方法为：在所述预处理后的钛板表面旋涂或刷涂上导电玻璃薄膜，加热使导电玻璃薄膜固化成型。

优选地，所述固化成型方法为在300～500℃加热5～30分钟。

优选地，步骤(2)所述电极制备原料浆液为含有铱、锡、钛、钌、锑、铂元素的一种或多种氯化物的有机溶液。