[发明专利]一种钛基β-MnO2

说明书

本发明涉及一种钛基β‑MnO₂‑RuO₂复合涂层阳极板及其制备方法与应用，属于湿法冶金中阳极板技术领域。本发明钛基β‑MnO₂‑RuO₂复合涂层阳极板包括钛包铜导电梁、钛网基体、硅胶套、导电头，硅胶套套装设置在钛包铜导电梁左右两端，导电头固定设置在钛包铜导电梁底端，导电头外接电源，钛网基体固定设置在钛包铜导电梁下端，钛网基体上依次涂覆设置有梯度Ir‑Ta‑Sn‑SbOx中间层和β‑MnO₂‑RuO₂复合表面活性层。本发明的钛基β‑MnO₂‑RuO₂复合涂层阳极板催化性能优良，使用寿命长，电解过程中槽电压低，有效阻止钛基体在使用过程中氧气的产生导致TiO₂膜的生成使得钛基金属氧化物阳极钝化失效，环境友好，克服了贵金属氧化物涂层成本过高的缺点。

技术领域

本发明涉及一种钛基β-MnO₂-RuO₂复合涂层阳极板及其制备方法与应用，属于湿法冶金中阳极板技术领域。

背景技术

钛基金属氧化物阳极又称“尺寸稳定性阳极”（Dimentionally Stable Anode，DSA），它一般是以金属钛为基体，通过热分解、溶胶凝胶或电沉积等方法在基体表面涂覆高催化活性金属氧化物的涂层电极。对DSA的研究始于20世纪中期，现已广泛应用于氯碱工业、湿法冶金、电镀、水处理、电合成以及污染物降解等电化学工业。在污水处理领域，电催化氧化法具有较强的氧化和还原能力，化学药品消耗少，而且还能回收金属等有价值的物质。因此，在含烃、醛、酚、醚、醇及染料等有机物的废水处理中得到应用，特别在我国水污染严重和水资源匮乏的严峻形势下，电催化氧化法处理污水必将带来巨大的经济效益和社会效益。目前电催化氧化处理污水所采用的阳极中DSA占据了绝大部分。除了污水处理，在废电池回收领域，面对大量报废铅酸蓄电池的处理问题，如果不进行科学合理的处置，必将造成严重的环境破坏和资源浪费。因此，如何清洁高效回收废铅酸蓄电池成为当前研究热点，从环境保护和资源利用的角度来说，废铅酸电池的回收利用都具有重要的意义。相关研究表明，在DSA作为阳极的电极体系中，放置于阴极板上的废铅膏可直接被还原成金属铅，该方法简化了废铅膏回收的流程，整个过程中完全能避免了火法回收过程中产生的铅尘和二氧化硫等污染物的排放，化学试剂的消耗量少，而且电解液经过滤后即可重复利用，适合规模化生产。

目前对DSA的研究主要集中在钌、铱等贵金属氧化物涂层的研究上，其中电解工业析氧阳极最好的涂层是IrO₂-Ta₂O₅复合氧化物涂层，其在水溶液中具有较高的析氧电催化活性和电化学稳定性，可在酸性较强的溶液、高电流密度下稳定工作。但是此类电极存在生产成本过高和使用寿命不长的缺点，尤其在硫酸铵溶液体系电解中使用寿命较短。为了满足电解工业对DSA的需求，亟需降低DSA的生产成本，因此研究人员对贱金属氧化物涂层进行了研究，其中以锡系和铅系氧化物涂层的研究最多。但是该类涂层在实际使用过程中存在的槽电压过高、寿命短的问题限制了其大规模推广应用。

发明内容

针对上述现有技术钛基金属氧化物阳极存在的问题及不足，本发明提供一种钛基β-MnO₂-RuO₂复合涂层阳极板及其制备方法与应用，本发明的钛基β-MnO₂-RuO₂复合涂层阳极板的催化活性优良、使用寿命长、电解过程中槽电压低，适用于硫酸铵溶液体系电解提取金属；本发明的钛基β-MnO₂-RuO₂复合涂层阳极板在不改变电解槽结构、电解液组成和操作规范的基础上，导电性显著提高，槽电压可降低0.1V，材料成本降低40%，电流效率提高1~3%，可大规模用于电化学工业中。