[发明专利]一种添加改性二氧化锰中间层制备钛基β-PbO2阳极的方法

说明书

本发明公开了一种改性二氧化锰中间层制备方法，该方法制备的中间层能使形稳钛基PbO₂阳极材料的稳定性提高、使役寿命明显增强。它是通过在二氧化锰中间层的沉积溶液中添加了负载石墨烯(GR)的碳化钨微粒，利用复合阳极电沉积制备出改性的二氧化锰中间层，这一复合改性的二氧化锰中间层中负载了石墨烯的碳化钨，不仅赋予二氧化锰层优良的导电性，且依赖石墨烯与碳化钨亦有的电催化活性，实现与二氧化锰自身电催化活性的复合；同时，改性中间层与钛基材和活性层均牢固结合，而得到了钛/改性二氧化锰/β‑PbO₂涂层电极。这一改性二氧化锰中间层的应用，能降低涂层制备中的槽电压减小能耗，体现出“氧障”的作用增加了阳极电极的使用寿命。

技术领域

本发明属于二氧化铅电极制备技术领域，特别涉及一种添加改性二氧化锰中间层制备钛基β-PbO₂阳极的方法。

背景技术

通常因为处于高浓度有机物、高盐、强酸、强碱性溶液等腐蚀性工作介质且电解过程中阳极释放的活性氧具有强氧化性，使得钛基二氧化铅涂层电极在使用过程中易发生表面化学溶解，钛基材与渗透进来的电解液介质或活性氧反应造成钝化，生成二氧化钛绝缘层，导致涂层间内应力变大、二氧化铅活性层脱落，使得电极表面的电催化活性降低或丧失，使用寿命缩短。在钛基体和活性层之间加入中间层，若能与二者牢固结合，并可提高电极的导电性，以及中间层还可起到“氧障”作用，那么就能有效阻止电解溶液或活性氧经活性层表面空隙到达钛基底表面而引发损伤，以延长电极的使用寿命。目前钛基二氧化铅涂层电极中间层的设计制备分为两大类，一类是纯贵金属中间层，如Pt、Ag、Au 等，通常采用热分解、电镀、刷镀等工艺涂覆在钛基体上，贵金属使用增加了制作成本，在工业应用中受到限制；另一类是非贵金属氧化物中间层，如SnO₂ +Sb₂O₅、NGT(石墨烯纳米片)、α-PbO₂等，SnO₂+Sb₂O₅、MnO₂+RuO₂复合氧化物等，但此类中间层一般多采用热分解工艺，制作过程繁琐、操作复杂、不易控制。考虑MnO₂可用电沉积工艺方便制备，但电沉积MnO₂鲜有作为中间层的报道，这与其导电性较差等原因直接相关。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种添加改性二氧化锰中间层制备钛基β-PbO₂阳极的方法，为了实现增加耐久性与催化活性目的，本发明采用的技术方案是：

步骤1，钛基体预处理，包括切割打磨、碱洗除油、草酸刻蚀三个环节，用以增加钛板表面粗糙度，增大表面积，处理后钛板失去银白色金属光泽，呈现灰色均匀麻面。

步骤2，在混合槽液一中添加良好导电且具有析氧电催化的微粒，以钛板为阳极，不锈钢板为阴极进行复合电沉积得到复合中间层，其中所述混合槽液一以锰盐为主盐，所述锰盐为硫酸锰和/或醋酸锰等。

步骤3，将钛/复合中间涂层电极放入150～200℃鼓风干燥箱中，烘干 20～40min，去处中间层所含的结晶水。

步骤4，在混合槽液二中以钛/复合中间层为阳极，不锈钢板为阴极，阳极电氧化制备出β-PbO₂活性层，从而获得钛/复合中间层/β-PbO₂形稳阳极，其中所述混合槽液二以铅盐为主盐，所述铅盐为硝酸铅等。

其中，步骤2所述良好导电且具有析氧电催化性能的微粒为负载石墨烯修饰的碳化钨导电微粒。所述石墨烯负载修饰的碳化钨微粒复合制备时，是按比例1L锰盐混合槽液中，碳化钨的添加量应为5～40g，石墨烯添加量应为0.5～2g，是借助超声作用将石墨烯分散吸附负载到添加量的碳化钨上(其中需添加少量锰盐槽液，以能保证实现石墨烯与碳化钨液相混合即可)。