[发明专利]一种锌电积用钛基纳米复合阳极的制备方法

说明书

本发明属于电化学技术领域，涉及一种锌电积用钛基纳米复合阳极的制备方法，包括：1)钛基体预处理；2)制备二氧化钛纳米管阵列基体；3)制备锡锑氧化物层；4)制备α‑PbO₂层；5)制备β‑PbO₂‑MnO₂‑AgO层。通过该制备方法制得的PbO₂‑MnO₂‑AgO阳极适用于锌电积工业，制备工艺简单，电镀液易于获取，制备成本低，制得的电极镀层表面晶粒细化，耐酸与耐腐蚀性能增强，电催化活性与稳定性提高。同时还具有较好的热稳定性、抗氧化还原性和抗高温氧化性，镀层结合力好、不易脱落，电镀过程无阳极泥产生，生产时槽电压低，电流效率提高，电极寿命增长，经济效益显著提高。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，涉及一种锌电积用钛基纳米复合阳极的制备方法。

背景技术

锌电积是湿法炼锌的最后一道工序，是用电解的方法从硫酸锌水溶液中提取金属锌的过程。在锌电积中，阳极材料的组成和性质非常重要，它直接影响锌电积的能耗和阴极锌的质量。长期以来，国内外电积锌生产中仍然采用铅合金作阳极材料，但铅合金存在固有的缺陷，析氧过电位高、机械强度低、铅的溶解及污染阴极产品等关键技术问题难以得到根本解决。尤其是当电解液含氯超过1000mg/L时，氯离子将腐蚀阳极，阳极被氧化为氯酸盐，极板变薄、穿孔，寿命大大缩短。此外，湿法炼锌的能耗较高，接近全国工业总耗电量的1％，其中锌电积过程就占了湿法炼锌能耗的80％，因此降低锌电积工序的能耗是实现湿法炼锌节能降耗，提高经济效益的重要途径。

目前，工业用的铅合金阳极的析氧电位高达1V左右，这样会增加无用电耗大约为1000kWh，约占锌电积总能耗(3200-3800kWh)的30％。综合国内外目前的研究和使用情况，惰性阳极材料主要有以下四类：1.铅合金阳极：由于耐腐蚀性能较差、有毒且对人体有害、污染溶液、在电解过程中容易变形以及会在阴极析出等缺点，而且生产铅基合金阳极污染大，不符合国家政策正逐步被市场淘汰；2.铂族氧化物涂层阳极：贵金属涂层钛阳极具有较好的性能，电解过程中不消耗，稳定性好，析氧过电位低，催化活性高，但由于其较高的价格，限制了其大规模的应用；3.二氧化锰涂层阳极：二氧化锰涂层阳极的优点为：析氧过化位低，耐腐蚀性好，阴极产品纯度高；缺点为：制备工艺复杂，成本较高；此外，二氧化锰涂层阳极大多会在其表面出现明显的裂纹，在长时间的电解过程中，容易暴露出基体，增加金属基体的腐蚀速率，若基体为钛基，会在暴露出的基体表面氧化生成不导电的二氧化钛，导致电压升高，能耗增大；4.二氧化铅涂层阳极：钛基二氧化铅阳极继承了涂层钛阳极以及铅阳极各自的优点，它充分结合了钛阳极良好的外形稳定性和铅阳极价格优势，充分克服了铅阳极容易腐蚀、易弯曲以及涂层钛阳极价格高等缺点。但在使用中会出现以下问题：(1)PbO₂沉积层与电极表面结合不紧密或沉积层不均匀；(2)PbO₂沉积层致密，导致内应力大；(3)PbO₂沉积层结合力不强易脱落；(4)参杂氟离子的PbO₂电极在电积应用中会导致槽电压升高。

由于目前应用于锌电积领域的阳极材料存在种种弊端，因此，研究新型节能阳极材料，降低锌的冶炼成本，减少电耗，既能达到国家节能的要求，也能缓解资源紧张、实现经济又好又快的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种锌电积用钛基纳米复合阳极的制备方法，通过该制备方法制得的阳极，具有电催化活性强、镀层内应力小、结合力好、耐腐蚀以及寿命长等优点，同时制备工艺简单，原料来源广，制造成本低。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种锌电积用钛基纳米复合阳极的制备方法，具体包括如下步骤：

1)钛基体预处理；

2)制备二氧化钛纳米管阵列基体；

3)制备锡锑氧化物层；