[发明专利]一种电解阳极及其制造方法

说明书

本发明公开了一种电解阳极及其制造方法，包括基体、形成于所述基体表面的中间层和形成于所述中间层表面的催化剂层；所述基体为不溶性金属基体或不溶性金属合金基体；所述中间层为一层铂和钽的氧化物的固溶体；所述催化剂层为梯度层叠铂、铱和钽的氧化物的催化剂层。本申请与目前最常见的钛基IrOsubgt;2/subgt;‑Tasubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;混合氧化物阳极相比（其中Ir和Ta的摩尔比为7:3），制备的中间层与基体具有很强的结合力，对基体具有很好的保护作用，可以有效防止基底钝化从而提高电极的使用寿命，同时梯度法制备的铂铱钽催化剂层可以降低析氧电位，显著提高电解寿命。析氧电位低可以降低电极使用过程中的用电成本，同时在催化剂层中用铂部分取代铱减少了铱的使用，可以降低制造成本。

技术领域

本发明涉及电解阳极的技术领域，具体来说，涉及一种电解阳极及其制造方法。

背景技术

钛基IrO₂-Ta₂O₅混合氧化物阳极由于具有优异的耐腐蚀性，低的析氧电位和优良催化活性等已广泛应用于电解铜箔生产、PCB板电镀、高速电镀锌（EGL）等领域。但是与氯碱工业用钌氧化物系阳极4-10年的寿命相比，析氧用IrO₂系氧化物阳极的寿命较短，仍有待提高，此外涂层的活性组元铱价格昂贵，用量大，使得电极成本过高。

一般认为，析氧型阳极失效的原因主要是因为钛基底的钝化，在发生析氧反应时，金属钛容易氧化，在钛基底/氧化物涂层界面形成一层高阻值的TiO₂层。因此，通过改进涂层的制备工艺来阻止或减缓TiO₂层的产生，可以延长电极的寿命。施涂中间层在钛表面形成致密的阻挡层防止钛的钝化是一种有效的手段。常用的中间层有IrO₂、RuO₂、SnO₂、TiN、SnO₂、PbO₂等，其中IrO₂、RuO₂价格昂贵，SnO₂、TiN、SnO₂等导电性能较差，会影响电流的传输，PbO₂存在生物毒性，不适合工业化生产。此外，梯度法制备涂层用来改进防止或减轻不同材料间复合而产生的裂纹也是避免TiO₂钝化膜形成的重要手段。梯度法就是在制作异相材料时使材料组分有一梯度变化，防止组分的突变，以此来减缓不同物质界面间的热应力，从而防止涂层裂纹的产生，得到紧密结合的复合材料。在电化学领域，铂可以作为阳极材料使用，性能优良，特别是在酸性介质中，较其他材料，铂的抗氧化性能和电催化性能较为突出，且相较Ir和Ru价格更低。

基于上述考虑，需要开发一种成本低，使用寿命长，电催化性能好的析氧阳极。有鉴于此，特提出此发明。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提供一种电解阳极及其制造方法，能够解决上述问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电解阳极，包括基体、形成于所述基体表面的中间层和形成于所述中间层表面的催化剂层；

所述基体为不溶性金属基体或不溶性金属合金基体；

所述中间层为一层铂和钽的氧化物的固溶体；

所述催化剂层为梯度层叠铂、铱和钽的氧化物的催化剂层。

进一步的，所述基体的材质为钛或钛合金。

进一步的，所述中间层的成分为PtO₂和Ta₂O₅，所述中间层中的铂和钽的摩尔比为1:4～4:1，所述中间层的厚度为0.1～5μm。

进一步的，所述催化剂层的成分为PtO₂、IrO₂、Ta₂O₅，所述催化剂层中铂和铱的含量为5～50g/m²。