[发明专利]一种低成本钛基涂层钛阳极的制备方法

说明书

本发明属于电化学技术领域，涉及一种低成本钛基涂层钛阳极的制备方法。通过在传统的铱钽体系涂层中引入化学稳定性较好，电催化活性高且成本较低的铈源，有效地提高了铱钽阳极的催化活性和使用寿命，降低了阳极的生产成本。涂层包括中间层和铱钽铈贵金属氧化物活性层两层结构，由于中间层和活性层含有相似的成分，可起到良好的过渡作用，使涂层和钛基体之间具有更好的结合力；而且中间层具有良好的导电性，有助于降低阳极使用槽压。采用溶液喷涂的方式，与传统刷涂和滚涂相比，贵金属活性溶液分布更均匀，得到的涂层厚度均一，不易被侵蚀和剥离，能够有效提升涂层的使用寿命。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，涉及电解铜箔用涂层钛阳极，尤其涉及一种低成本钛基涂层钛阳极的制备方法。

背景技术

钛阳极又称尺寸稳定性电极(DSA)，是由金属钛基体和具有电催化活性的金属氧化物涂层组成。氧化物涂层一般由起催化作用活性组元和起稳定涂层结构的惰性组元组成。经过大量研究，IrO₂具有良好的导电性、电催化活性和稳定性，已逐渐取代RuO₂成为最理想电极的活性组分之一；而Ta₂O₅是一种良好的惰性组分，能够起到稳定IrO₂结构和减缓Ir溶蚀的作用。研究发现，以IrO₂-Ta₂O₅复合而成的二元氧化物具有较为优越的综合性能，是目前析氧工业中最稳定的涂层材料，且这一阳极已取代传统铅阳极，在电解铜箔、湿法冶金、环保和水处理等领域具有广阔的应用前景。

近年来，随着金属铱价格的持续上涨，成本问题成为IrO₂-Ta₂O₅钛阳极工业使用的障碍。因此，亟需寻找可替代贱金属，从而降低贵金属铱用量是解决IrO₂-Ta₂O₅/Ti阳极大规模应用的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种低成本钛基涂层钛阳极的制备方法，在传统的铱钽体系涂层中引入化学稳定性较好，电催化活性高且成本较低的氧化铈，有效地提高了铱钽阳极的催化活性和使用寿命，降低了阳极的生产成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

这种低成本钛基涂层钛阳极的制备方法，具体包括以下步骤：

1)钛基体预处理：对钛基体表面进行喷砂、酸蚀、清洗及烘干处理；

2)制备中间层：将前驱体溶液喷涂至步骤1)处理后的钛基体的表面，自然晾干后转入490～520℃的热氧化炉中保温10～60min，冷却至室温备用；

3)制备铱钽铈贵金属氧化物活性层：在步骤2)制得的具有中间层的钛基体表面喷涂铱钽铈贵金属活性溶液，再进行烧结；重复喷涂、烧结多次制得铱钽铈贵金属氧化物活性层，完成涂层钛阳极的制备。

进一步，所述步骤1)中的预处理包括喷砂、酸蚀、清洗及烘干处理；

所述喷砂处理的砂型选自钢砂、棕刚玉、白刚玉中的一种或多种，直至表面粗糙度Ra值介于7～9μm，Rz值介于35～40μm；

所述酸蚀处理中的酸刻蚀溶液为沸腾的3～10％的草酸溶液或5～20％的硫酸溶液。

进一步，所述步骤2)中的前驱体溶液选自含有铱、钛、锡、钽、铂元素中的一种或多种盐的有机溶液，且总金属离子浓度为0.05～0.25mol/L。

进一步，配制所述有机溶液采用的有机溶剂为乙二醇、正丁醇、无水乙醇、丁二醇中的一种或多种。

进一步，所述步骤3)中的铱钽铈贵金属活性溶液由铱源、钽源、铈源和有机溶剂三部分组成。