[发明专利]一种铱锡氧化物梯度复合涂层电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铱锡氧化物梯度复合涂层电极，由纯钛基体、连接层、过渡层和催化层组成；连接层化学组成为Ir_xSn_0.9‑xTi_0.1O₂，其中0＜x≤0.1，厚度为1～3μm；过渡层化学组成为Ir_ySn_1‑yO₂，其中0.1＜y≤0.2，厚度为1～4μm；催化层化学组成为Ir_zSn_1‑zO₂，其中0.2＜z≤0.4，厚度为8～15μm。本发明的铱锡氧化物梯度复合涂层电极涂层结构致密、表面裂缝少而小，通过连接层、过渡层使纯钛基体和催化层的相界面逐渐梯度变化，结合强度更高，化学稳定性高和使用寿命长，解决了现有技术电极稳定性较差，使用寿命较短的问题。

技术领域：

本发明涉及铱锡氧化物电极技术领域，具体涉及一种铱锡氧化物梯度复合涂层电极及其制备方法。

背景技术：

铱锡氧化物电极是一种钛基表面涂覆铱锡氧化物的不溶性电极，具有电催化活性高和化学稳定性高等优点，在电镀、电解和金属回收等领域具有较大应用价值，受到学术界和工业界的广泛关注。最初的铱锡氧化物涂层是均质的，直接施涂在钛基体上。研究表明，铱锡氧化物电极的失效部分归因于钛基体的钝化。为延长铱锡氧化物电极的使用寿命，一般在钛基表面施镀(涂)Pt层、SnO₂-Sb₂O₃层等。在中等电流密度下，Pt层、SnO₂-Sb₂O₃层等防钝化层可显著延长金属氧化物电极的寿命，但在高工作电流密度下，含Pt层或SnO₂-Sb₂O₃等的电极稳定性较差，使用寿命较短。因此，有必要研究一种高稳定性长寿命的复合金属氧化物电极。

发明内容：

本发明的目的是提供一种铱锡氧化物梯度复合涂层电极及其制备方法，得到的电极稳定性好，使用寿命长，解决了现有技术电极稳定性较差，使用寿命较短的问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种铱锡氧化物梯度复合涂层电极，由纯钛基体、连接层、过渡层和催化层组成；所述的连接层化学组成为Ir_xSn_0.9-xTi_0.1O₂，其中0＜x≤0.1，厚度为1～3μm；所述的过渡层化学组成为Ir_ySn_1-yO₂，其中0.1＜y≤0.2，厚度为1～4μm；所述的催化层化学组成为Ir_zSn_1-zO₂，其中0.2＜z≤0.4，厚度为8～15μm。

连接层的作用是连接钛基体与过渡层，保护钛基体，延缓其钝化的发生。在连接层中引入具有搪瓷性能的TiO₂，是为了提高钛基与连接层的附着强度。连接层的厚度小于1μm，不能有效保护钛基体，大于3μm则降低与基体的结合力，理想的厚度为1～3μm。

过渡层的引入是缓解连接层和催化层界面上热应力，提高氧的扩散障垒，间接改善钛基体的抗钝化性。另外，可改善催化层的表面形态。催化层是电极的活性层，为电化学反应发生的场所。

所述的铱锡氧化物梯度复合涂层电极的制备方法包括以下步骤：

①用5％～10％(质量分数)的草酸溶液在85～95℃下蚀刻钛材2～4h，水洗后红外干燥得清洁的钛基体；