[发明专利]一种碳纤维钛基二氧化铅电极的制备方法

说明书

本发明涉及一种碳纤维钛基二氧化铅电极的制备方法，属于阳极材料的制备方法技术领域。碳纤维布经过热空气氧化和液相氧化处理得到处理后的碳纤维布；将处理后的碳纤维布裁剪成2×3cm²，裁剪后碳纤维布用导电树脂胶进行层层叠加，粘结多层制成纤维板A，干燥备用；将得到的碳纤维板A由粗到细的砂纸打磨，然后冲洗、洗涤，烘干备用，记为碳纤维板B；以碳纤维板B为阴极，钛片为阳极，在电解液A中电沉积，沉积结束后将阴极冲洗干燥得到碳纤维钛C；以碳纤维钛C为阳极，不锈钢做阴极，硝酸铅为电解液进行电沉积，制备得到碳纤维钛基二氧化铅电极。本碳纤维钛基二氧化铅电极能降低阳极电极质量和电阻率；提高耐腐蚀性能；延长电极使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种碳纤维钛基二氧化铅电极的制备方法，属于阳极材料的制备方法技术领域。

背景技术

锌电积是湿法电解中的关键步骤，是电化学反应体系的核心内容，电极基体材料的选择和制备是湿法电解工业和电化学领域的重要难题。因为要求阳极材料要有良好的导电性、机械强度、可加工性、电催化活性和耐腐蚀性；能在强氧化性和大电流密度的环境中工作；使用寿命长，成本低。

针对阳极材料的要求，人们进行过了大量的研究，但发现传统铅和铅基合金存在电流效率低下，阳极易溶解，锌镀层铅污染等问题。不锈钢和铝等金属涂层电极的长期电解过程中，新的生态氧原子和酸性液体会沿着涂层的孔扩散到基底表面，形成氧化物绝缘层或蚀刻衬底，从而导致阳极失效。传统不锈钢阳极的寿命短，妨碍了正常生产。但钛基阳极具有结构稳定、耐腐蚀、制备成本低和工作寿命长的优点，同时碳纤维具有良好的耐高温性，耐腐蚀性，不会污染电镀层；在碳纤维上进行的表面处理提高了表面化学活性、润湿性、附着力和界面粘结强度，不易造成镀层脱落。碳纤维基阳极材料的重量轻，机械强度高，不易弯曲变形可以作为电流传导，汇流载体和电极骨架。因此人们考虑以碳纤维和钛为基底制备新型惰性阳极材料。

CN 109023418 A披露了制备一种Pt/碳纤维钛电极的方法。该方法是将置于浓硝酸中经表面修饰后碳纤维分散于含有Pt为0.1mol/L的盐酸和37g/L的NaBH₄的混合溶液中过滤洗涤后研磨成粉末，再与聚四氟乙烯混合。最后将其与在微沸的草酸中煮1~2h经喷砂处理过的钛片粘连，,红外灯烘烤后即制成Pt/碳纤维钛电极

上述专利申请采用将含有Pt的碳纤维碾磨成粉粘在钛片上的方式制成电极，但这样会破坏Pt和碳纤维的分子结构，因此综合上述技术方案，考虑利用离子液体和电沉积的方式在碳纤维上依次沉积钛金属和二氧化铅，以此达到制备新型电极的目的。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种碳纤维钛基二氧化铅电极的制备方法。本碳纤维钛基二氧化铅电极能降低阳极电极质量和电阻率；提高耐腐蚀性能；延长电极使用寿命。本发明通过以下技术方案实现。

一种碳纤维钛基二氧化铅电极的制备方法，其具体步骤包括：

步骤1、碳纤维布经过热空气氧化和液相氧化处理得到处理后的碳纤维布；

步骤2、将步骤1处理后的碳纤维布裁剪成2×3cm²，裁剪后碳纤维布进行层层叠加，层与层之间用导电树脂胶进行粘结，粘结多层制成碳纤维板A，干燥备用；

步骤3、将步骤2得到的碳纤维板A由粗到细的砂纸打磨，然后依次用丙酮去酯、10wt%的稀盐酸冲洗，用蒸馏水洗涤，烘干备用，记为碳纤维板B；

步骤4、在氩气气氛的手套箱中，将离子液体注入到电解瓶中，用不锈钢注射器将TiCl₄注入电解瓶中，充分搅拌后，即得到所需的电解液A；

步骤5、以步骤3得到的碳纤维板B为阴极，钛片为阳极，在步骤4制备得到的电解液A中电沉积，沉积结束后将阴极冲洗干燥得到碳纤维钛C；