含铈的电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含铈的电极及其制备方法。本发明专利技术的制备方法包括如下步骤：将不锈钢基材打磨，进行除油，然后在酸性溶液中浸蚀活化得到预处理基材；在所述预处理基材上电镀镍，从而形成含镍镀层的电极；在所述含镍镀层的电极上形成二氧化钛涂层，从而得到含二氧化钛涂层的电极；将所述含二氧化钛涂层的电极作为阴极、铂网为阳极，以包含铈化合物和铂化合物的溶液为电镀液，在所述含二氧化钛涂层的电极上形成含铈的铂镀层，从而得到含铈的电极。本发明专利技术采用价格便宜的不锈钢基材，通过在其上形成镍镀层、二氧化钛涂层和含铈的铂镀层，更加保证了电极的使用稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电极及其制备方法，尤其是可以应用于电解水的电极及其制备方法。
技术介绍
电解水生成装置可以生成电解水，主要包括碱性水、弱酸性水、强酸性水等。电极和分离膜都是电解水生成装置的核心设备，它们与电解水的质量存在密切的关系。为了提高电解水生成装置的使用寿命，并避免水质污染，通常采用铂钛电极作为电解水生成装置的阳极。但是，铂钛电极价格昂贵，这导致电解水生成装置的生产成本居高不下，严重制约了其推广应用。基于此，一些研究人员开始寻找铂钛电极的替代品。例如，申请号为201120553451.X的中国专利申请公开了一种用于自来水电解分离的装置，由离子交换膜、钛合金阳极、不锈钢阴极、电解室、上端盖、下端盖构成，离子交换膜安装在钛合金阳极与不锈钢阴极之间，钛合金阳极安装在电解室的一侧，不锈钢阴极安装在电解室的另一侧，电解室固定在上端盖与下端盖之间。该专利文献在钛合金阳极的表面烧接有钌铱金属层，代替了在钛合金阳极上电镀的铂金，节约了成本，但是其价格依然较高。又如，申请号为201410818169.8的中国专利申请公开了一种电解用电极，该电解用电极包括导电性基材和活性涂层，所述导电性基材为包含钛或钛合金的基材，所述活性涂层至少包含底层涂层和表层涂层，所述底层涂层包含钛氧化物、铱氧化物和钌氧化物，所述表层涂层包含铱氧化物、钌氧化物、钛氧化物、以
及钯、铂中的一种或两种元素的金属或氧化物。该专利文献的电解用电极采用了双层涂层，相比只含有钌、铱、钛的单层涂层，其电极活性更好，且电极的析氯电位低，析氧电位高，电极的使用寿命更长，电解稳定性更好。但是，该专利文献中依然使用钛或钛合金作为基材，造成电极的成本依然较高。因此，目前迫切需要一种电极，其生产成本较低，并且使用稳定性非常好。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种含铈的电极的制备方法，其可以加工得到成本较低、使用稳定性非常好的电极。本专利技术的另一个目的在于提供一种含铈的电极，其可以降低生产成本，并且使用稳定性非常好。本申请的专利技术人发现如下技术方案可以实现上述目的。本专利技术提供一种含铈的电极的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：(1)不锈钢基材的预处理步骤：将不锈钢基材打磨，进行除油，然后在酸性溶液中浸蚀活化得到预处理基材；(2)镍镀层的形成步骤：在所述预处理基材上电镀镍，从而形成含镍镀层的电极；(3)二氧化钛涂层的形成步骤：在所述含镍镀层的电极上形成二氧化钛涂层，从而得到含二氧化钛涂层的电极；(4)含铈的铂镀层的形成步骤：将所述含二氧化钛涂层的电极作为阴极、铂网为阳极，以包含铈化合物和铂化合物的溶液为电镀液，在所述含二氧化钛涂层的电极上
形成含铈的铂镀层，从而得到含铈的电极。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，在步骤(1)中，将不锈钢基材采用80～110目的砂纸打磨，将打磨后的不锈钢基材在30～45℃下用碱性除油剂浸泡进行除油，然后在酸性溶液中浸蚀活化60～80秒得到预处理基材；其中，所述碱性除油剂为含10～35g/L磷酸三钠和5～13g/L硅酸钠的水溶液；所述酸性溶液包括10～20wt％硝酸、30～40wt％盐酸和45～55wt％水。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，在步骤(2)中，将所述预处理基材作为阴极，不锈钢作为阳极，以包含镍化合物的溶液为电镀液，在所述预处理基材上电镀镍，从而形成含镍镀层的电极。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(2)中的电镀液包括如下组分：步骤(2)中的电镀条件为：阴极电流密度为5～10A/dm2，电镀温度为40～60℃，和电镀时间1～10分钟。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，在步骤(3)中，将所述含镍镀层的电极置于六氟钛酸铵和硼酸形成的混合溶液中，于35～55℃下浸泡10～50小时后取出晾干，然后在惰性气体保护下、在500～700℃下热处理50～80分钟，自然冷却后得到含二氧化钛涂层的电极；其中，所述混合溶液中的六氟钛酸铵浓度为0.2～0.35mol/L、并且硼酸浓度为0.2～0.35mol/L。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，在步骤(4)中，所述铈化合物选自硫酸铈、硝酸铈或氯化铈；所述的铂化合物选自二亚硝基
二氨合铂或氯铂酸。根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(4)中的电镀液包括如下组分：根据本专利技术所述的制备方法，优选地，步骤(4)中的电镀液包括如下组分：根据本专利技术所述的制备方法，优选地，在步骤(4)中，阴极电流密度为1～3A/dm2，阴阳极间距为0.6～1.5cm，槽电压为2～5V，电镀液的pH值为9.5～11.5，电镀温度为80～95℃，和电镀时间为10～50小时。本专利技术还提供一种含铈的电极，所述的电极包括不锈钢基材、镍
镀层、二氧化钛涂层和含铈的铂镀层；所述的镍镀层设置在不锈钢基材外表面，其厚度为5～25微米；所述的二氧化钛涂层设置在镍镀层外表面，其厚度为5～10微米；所述的含铈的铂镀层设置在二氧化钛涂层外表面，其厚度为3～10微米；基于含铈的铂镀层的总重量，所述的含铈的铂镀层含有0.5～10wt％的铈。本专利技术的基材为不锈钢材质，相对于钛或者钛合金要便宜许多。本专利技术在不锈钢基材外形成具有微孔结构的镍镀层，从而促进了纳米二氧化钛涂层的生成，进而提高了电极的抗腐蚀和抗氧化能力。此外，本专利技术在不锈钢基材外还形成铂镀层，并且添加铈元素，这样更加保证了电极的使用稳定性，例如在长时间的使用过程中保证不锈钢中的六价铬不会渗入电解水中。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术的电极优选为电解用电极，“电解用电极”表示在电解工艺中使用的电极，优选为电解水生成装置中使用的电极。在本专利技术中，“不锈钢”表示在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的合金钢，包括但不限于马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、马氏体型不锈钢、铁素体-奥氏体型不锈钢。本专利技术的不锈钢中可以含有铬，其含量可以在12％以上。除了铬外，本专利技术的不锈钢可以加入能使钢钝化的镍、钼等元素。在本专利技术中，所谓“A设置在B的外表面”，并不是严格意义上的A将B完全包裹，A、B之间可能存在相互重叠、交叉、相互渗透的关系。本专利技术的含铈的电极的制备方法包括如下步骤：(1)不锈钢基材
的预处理步骤；(2)镍镀层的形成步骤；(3)二氧化钛涂层的形成步骤和(4)含铈的铂镀层的形成步骤。下面将分别进行阐述。<不锈钢基材的预处理步骤>本专利技术的不锈钢基材的预处理步骤包括：将不锈钢基材打磨，进行除油，然后在酸性溶液中浸蚀活化得到预处理基材。不锈钢基材的打磨过程可以砂纸打磨，也可以采用细砂打磨。使用砂纸打磨时，可以采用80～110目的砂纸，优选采用90～100目的砂纸。将打磨后的不锈钢基材用碱性除油剂浸泡以除去表面的油性物质。浸泡温度可以控制在30～45℃，优选为35～40℃。浸泡时间并没有特别限定，以将不锈钢基材表面的油性物质去除干净为限。本专利技术的碱性除油剂可以为含10～35g/L磷酸三钠和5～13g/L硅酸钠的水溶液，优选为含15～30g/L磷酸三钠和6～11g/L硅酸钠的水溶液，更优选为含20～25g/L磷酸三钠和8～10g/L硅酸钠的水溶液。本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含铈的电极的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：(1)不锈钢基材的预处理步骤：将不锈钢基材打磨，进行除油，然后在酸性溶液中浸蚀活化得到预处理基材；(2)镍镀层的形成步骤：在所述预处理基材上电镀镍，从而形成含镍镀层的电极；(3)二氧化钛涂层的形成步骤：在所述含镍镀层的电极上形成二氧化钛涂层，从而得到含二氧化钛涂层的电极；(4)含铈的铂镀层的形成步骤：将所述含二氧化钛涂层的电极作为阴极、铂网为阳极，以包含铈化合物和铂化合物的溶液为电镀液，在所述含二氧化钛涂层的电极上形成含铈的铂镀层，从而得到含铈的电极。

【技术特征摘要】
1.一种含铈的电极的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：(1)不锈钢基材的预处理步骤：将不锈钢基材打磨，进行除油，然后在酸性溶液中浸蚀活化得到预处理基材；(2)镍镀层的形成步骤：在所述预处理基材上电镀镍，从而形成含镍镀层的电极；(3)二氧化钛涂层的形成步骤：在所述含镍镀层的电极上形成二氧化钛涂层，从而得到含二氧化钛涂层的电极；(4)含铈的铂镀层的形成步骤：将所述含二氧化钛涂层的电极作为阴极、铂网为阳极，以包含铈化合物和铂化合物的溶液为电镀液，在所述含二氧化钛涂层的电极上形成含铈的铂镀层，从而得到含铈的电极。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，将不锈钢基材采用80～110目的砂纸打磨，将打磨后的不锈钢基材在30～45℃下用碱性除油剂浸泡进行除油，然后在酸性溶液中浸蚀活化60～80秒得到预处理基材；其中，所述碱性除油剂为含10～35g/L磷酸三钠和5～13g/L硅酸钠的水溶液；所述酸性溶液包括10～20wt％硝酸、30～40wt％盐酸和45～55wt％水。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，将所述预处理基材作为阴极，不锈钢作为阳极，以包含镍化合物的溶液为电镀液，在所述预处理基材上电镀镍，从而形成含镍镀层的电极。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的电镀液包括如下组分：步骤(2)中的电镀条件为：阴极电流密度为5～10A/dm2，电镀温度为40～60℃，和电镀时间1～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭欣雨，宋玉琴，
申请(专利权)人：宋玉琴，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15