[发明专利]氧化锰-FeSiMnTi金属间化合物基复合多孔电极材料及其制备方法

说明书

本发明属于复合材料领域，公开了一种氧化锰‑FeSiMnTi金属间化合物基复合多孔电极材料及其制备方法。本发明的氧化锰‑FeSiMnTi金属间化合物基复合多孔电极材料包含MnO_x：5％‑15％，Fe：40％‑50％，Si：15％‑35％，Mn：5％‑15％，Ti：5％‑15％；其中，x＝1，3/4或2。本发明采用氧化物粉末和元素粉末混合的方式，利用元素粉末之间的反应合成制备基体，结合初始添加的氧化物组元，制备氧化物/金属间化合物基复合材料；这种混合方式通过基体材料成分的设计和烧结工艺的设计，充分利用基体材料成分中快速扩散组元在高温条件下的偏扩散引起的Kirkendall效应，形成大量孔隙，最终制备出氧化物/金属间化合物基复合多孔材料，孔结构的可控性较好，不需要加入造孔剂，具有短流程的特点。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体是涉及一种氧化锰-FeSiMnTi金属间化合物基复合多孔电极材料及其制备方法。

背景技术

随着湿法冶金工业的发展，工业和民用的常见金属材料，如Zn、Cu、Mn等通常采用电解方式进行提取或沉积。当前，这些湿法冶金的电解过程广泛采用铅基合金或含铅材料作为阳极。铅阳极通常存在机械强度差，易弯曲变形导致短路，析氧过电位高，能耗大等问题；特别是，铅阳极不可避免的自耗容易导致产品的铅污染，对工业生产过程、城市及周边环境和生态平衡、人类健康以及民用生活等均存在重大危害或隐患。

然而，当前国际上针对湿法冶金阳极材料的改性研究仍然主要集中在铅基合金材料上，铅阳极在工业生产中仍然占据主导地位。研究者主要通过对铅的合金化的方式，改善铅阳极的力学性能、电化学性能和抗腐蚀性能。通常用来对铅阳极进行合金化或改性的元素主要是Ag、Ca和Sr。但是，铅阳极的腐蚀自耗，以及由此导致的铅元素向生产、环境和生活中流入带来的危害和隐患仍然没有得到根本解决。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供了一种氧化锰-FeSiMnTi金属间化合物基复合多孔电极材料，该材料向当前电极材料中引入新的复合多孔材料，以解决当前铅阳极应用存在的污染问题，在湿法冶金电极应用领域具有良好的应用前景。

为达到本发明的目的，本发明的氧化锰-FeSiMnTi金属间化合物基复合多孔电极材料包含MnO_x(按照原子百分比，下同)：5％-15％，Fe：40％-50％，Si：15％-35％，Mn：5％-15％，Ti：5％-15％；其中，x＝1，3/4或2。

优选地，所述氧化锰-FeSiMnTi金属间化合物基复合多孔电极材料包含MnO_x：5％-10％，Fe：45％-50％，Si：25％-35％，Mn：5％-10％，Ti：5％-10％。

进一步地，本发明还提供一种前述氧化锰-FeSiMnTi金属间化合物基复合多孔电极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)采用MnO_x氧化物粉末和Fe、Si、Mn、Ti元素粉末为原料，按照如下成分配比混料：MnO_x：5％-15％，Fe：40％-50％，Si：15％-35％，Mn：5％-15％，Ti：5％-15％；其中，x＝1，3/4或2；

(2)粒度配比：MnO_x采用较细粉末，粒度范围-400目；元素粉末中，Fe粉采用较粗粒度，粒度范围为-200目；Si、Mn粉采用中等粒度，粒度范围为-325目；Ti粉采用较细粒度，粒度范围为-400目；

(3)物料混合：将MnO_x粉末和各元素粉末放入混料机中，在惰性气体保护下进行混合；

(4)加成形剂：在混合好的粉末中加入硬脂酸和石蜡组成的成形剂，加入后在真空干燥箱中干燥；