[发明专利]一种多元氧化物涂层钛阳极板及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多元氧化物涂层钛阳极板及其制备方法，所述多元氧化物涂层钛阳极板以纯钛板作基板，表面活性层是铱钽钼钐混合氧化物的多元氧化物，本发明以溶胶凝胶法为制备工艺，在铱钽涂层的基础上引入稀土元素钐，能有效地降低阳极氧化物涂层与电解溶液之间的界面电阻，提高导电性，从而提高电极的电催化性能。引入过渡金属钼，能增加表面涂层致密度，从而避免或减缓外界的活性氧和电解液渗透到钛基，提高了电极的使用寿命。同时对溶胶凝胶法制备工艺进行了改进，在溶剂中加入表面活性剂，增加金属离子的分散效果，以纳米IrO₂粉末取代部分前驱体氯铱酸直接融于胶体溶液中，可以改善涂层结构，使其具有更优越的电催化活性和稳定性。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，尤其涉及一种钛基涂层钛阳极板及其制备方法。

背景技术

金属氧化涂层阳极在主要应用在电冶金和电化学两大行业，应用领域涉及污废水处理、化工、冶金、电镀、有机合成等等方面，其中贵金属铱因具有很高的电化学活性和耐腐蚀性能，作为电极材料而受到普遍的重视，在很多电化学工业方面取得了巨大的成功，其中铱钽涂层钛阳极被公认为酸性析氧环境中理想的阳极材料。但单一的铱钽钛阳极，其电化学性能和稳定性已不能满足现在对电极的应用要求，通常需参杂其他元素来形成多元氧化物活性涂层的钛阳极。

现有的钛阳极板制备方法中，热氧化分解工艺因制作流程简单，设备成本较低，是目前贵金属活性涂层钛阳极最常见的制备方法，但要求的烧结温度较高，制得的电极表面不够均匀，致密度差，易脱落，导致寿命和活化性能不够理想。

发明内容

为了解决上述问题，本发明在铱钽涂层钛阳极的基础上在活性层内引入稀土元素和过渡金属元素，采用溶胶凝胶法制备活性涂层钛阳极，同时对溶胶凝胶法制备工艺进行了改进，公开了一种多元氧化物涂层钛阳极板(Ti-IrO₂+Ta₂O₅+MoO₃+Sm₂O₃),以钛板作为基板，在基板表面覆有铱钽钼钐混合氧化物的表面活性层，所述表面活性层为铱钽钼钐的混合氧化物，包括质量比为(30.7-32.1)：(12.6-13.4)： (18.5-19.7)：(1.6-2.2)的二氧化铱、五氧化二钽、三氧化钼、三氧化二钐。

上述多元氧化物涂层钛阳极板的制备方法，包括以下步骤：

S1、钛基板的预处理步骤：先喷砂粗糙化表面，露出金属原色，再放入微沸的碳酸钠溶液中除油，清水冲洗干净后，再放入微沸的草酸溶液中刻蚀，刻蚀结束清水冲洗干净后放入乙醇中待用；

S2、溶胶凝胶溶剂的制备步骤：将柠檬酸和表面活性剂加入乙二醇溶液，超声处理，使混合均匀；

S3、溶胶凝胶涂液的制备步骤：在S2所述溶剂中，加入氯铱酸，五氯化钽和磷钼酸，加热搅拌，得到粘稠状胶体溶液，再加入氧化钐和纳米氧化铱，混合均匀；

S4、将S3所述溶胶涂液均匀涂覆在S1预处理过的钛基板上，烘干后放入热处理炉中高温烧结，烧结后将钛板取出空冷至室温，再重复S2所述步骤，涂覆、烘干、烧结若干次，再在同样的温度下退火处理，得到所述的多元氧化物涂层钛阳极板 (Ti-IrO₂+Ta₂O₅+MoO₃+Sm₂O₃)。

优选地、S1步骤中：所述碳酸钠溶液中碳酸钠含量为5％-10％，所述除油时间1-2h，所述草酸溶液中草酸含量为10-15％，所述刻蚀时间为2-3h。

优选地、S2步骤中：所述柠檬酸加入量是乙二醇总质量的 19％-24％，所述表面活性剂为磺酸盐型阴离子表面活性剂的一种或多种，主要有烷基苯磺酸钠、烷基磺酸盐和α-磺基单羧酸酯。所述表面表面活性剂加入量为乙二醇总质量的7％-15％，所述超声处理时间为10-15min。