[发明专利]锌电积用钛基二氧化铅/二氧化锰梯度电极及其制备方法

权利要求书

1.锌电积用钛基二氧化铅/二氧化锰梯度电极，其特征在于，包括钛基体、热沉积在钛基体上的锡锑氧化物底层、热沉积在锡锑氧化物底层上的锡钌钛氧化物中间层、电沉积在锡钌钛氧化物中间层上的多孔的复合二氧化铅导电层、电沉积在多孔的复合二氧化铅导电层上的掺银的二氧化锰活性层；所述锡钌钛氧化物中间层中，锡与钌的摩尔比为2～16:1，所述多孔的复合二氧化铅导电层的厚度为300μm～1000μm、表面孔径大小为30～400μm；所述掺银的二氧化锰活性层中的银所占的质量分数为0.5％～3％。

2.根据权利要求1所述的锌电积用钛基二氧化铅/二氧化锰梯度电极，其特征在于，所述的多孔的复合二氧化铅导电层的厚度为500μm～800μm、表面孔径大小为50～100μm，掺银的二氧化锰活性层中的银所占的质量分数为1％～2％。

3.如权利要求1或2所述的锌电积用钛基二氧化铅/二氧化锰梯度电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)钛基体预处理：首先采用机械抛光去除钛基体表面氧化物和污垢，再用砂纸将边角打磨圆滑，最后用去离子水冲洗干净；其次将整个钛基体浸没在质量浓度为10％的氢氧化钠溶液中，并保持70℃的温度下浸泡30min，用去离子水清洗干净；采用氢氟酸、硝酸、水的体积比分别为1:4:5的混酸清洗钛基体表面的杂质及氧化层，在室温条件下反应2-10min后取出，并用去离子水冲洗干净；然后将整个钛基体浸没在质量浓度10-20％盐酸溶液中，在90～100℃下处理1-2小时，用去离子水冲洗表面杂质，最后在超纯水中超声清洗5-10mim后置于丙酮或无水乙醇中保存；

2)制备锡锑氧化物底层：将五水四氯化锡和三氯化锑溶于质量浓度20％盐酸中，然后放入鼓风干燥箱中，在温度100～120℃条件下进行浓缩，浓缩至体积为总体积的四分之一，然后加入等体积的异丙醇或正丁醇，配制成前驱体溶液，将前驱体溶液在旋转蒸发瓶中，在温度100～120℃条件下以100-200转/分钟的速度保持30-120min，所述的五水四氯化锡和三氯化锑、浓盐酸的质量体积比为5～10克：0.1～1克：4～10毫升，将前驱体溶液涂覆于步骤1)处理后的钛基体上，在鼓风干燥箱内100～120℃下烘干，再将烘干的钛基体置于马弗炉中400～600℃下焙烧8～10分钟，如此反复10到15次，最后一次在马弗炉中焙烧时间为1～2小时，自然冷却至室温，在钛基体上形成热沉积的锡锑氧化物底层；

3)制备锡钌钛氧化物中间层：将四氯化锡、三氯化钌溶于质量浓度20％盐酸中，然后放入鼓风干燥箱中，在温度100～120℃条件下进行浓缩，浓缩至体积为总体积的四分之一，然后加入钛酸丁酯和异丙醇或正丁醇，配制成前驱体溶液，将前驱体溶液在旋转蒸发瓶中，在温度100～120℃条件下以100-200转/分钟的速度保持30-120min，所述的四氯化锡和三氯化钌的摩尔比为2～16:1，将前驱体溶液涂覆于步骤2)处理后的钛基体上，在鼓风干燥箱内100～120℃下烘干，再将烘干的钛基体置于马弗炉中400～600℃下焙烧8～10分钟，如此反复1到6次，最后一次在马弗炉中焙烧时间为1～2小时，自然冷却至室温，在锡锑氧化物底层上形成热沉积的锡钌钛氧化物中间层；

4)制备多孔的复合二氧化铅导电层：将步骤3)制备的钛基体作为阳极置于酸性复合电镀液中，以等面积的钛网作为阴极，温度为40～80℃，电流密度为1～5A/dm²，在机械搅拌下电镀1～6小时，即在锡钌钛氧化物中间层上的电沉积形成多孔的复合二氧化铅导电层，得到多孔的复合二氧化铅电极；所述的酸性复合电镀液中含有硝酸铅Pb(NO₃)₂200～350g/L、硝酸(HNO₃)16～50g/L、硝酸铁Fe(NO₃)₃·9H₂O4～16g/L、纳米二氧化硅(SiO₂)1～5g/L、纳米二氧化钛(TiO₂)10～20g/L；

5)制备掺银的二氧化锰活性层：将步骤4)制备的多孔的复合二氧化铅电极作为阳极置于酸性电镀液中，以等面积的钛网作为阴极，温度为70～90℃，电流密度为0.1～0.5A/dm²，在机械搅拌下电镀1～4小时，即在多孔的复合二氧化铅导电层上形成电沉积的掺银的二氧化锰活性层，得到掺银的二氧化锰活性电极；所述的电镀液中含有醋酸锰Mn(CH₃COO)₂18～90g/L、醋酸(CH₃COOH)6～30g/L、银离子(Ag⁺)1～4g/L。