新型的电解低温海水防污用混合金属氧化物电极制造技术

本发明专利技术提供了一种电解低温海水防污用混合金属氧化物电极，其包括电极基体和多元混合贵金属氧化物涂层。和现有技术相比，本发明专利技术涉及的电解低温海水防污用混合金属氧化物电极在低温海水条件下具有良好的析氯电流效率，较低的析氯电位，增强了电极的析氯析氧反应选择性，使用寿命明显延长，显著改善了电极的综合性能，适用于低温海水析氯环境下电解海水防污、电解生产次氯酸钠及船舶压载水处理等。

【技术实现步骤摘要】
新型的电解低温海水防污用混合金属氧化物电极
本专利技术涉及电化学
，尤其涉及一种新型的电解低温海水防污用混合金属氧化物电极。
技术介绍
电解海水防污技术是利用析氯活性阳极电解海水产生有效氯，有效氯可以击晕或杀死海生物及海生物的孢子和幼虫，从而达到防止海生物生长繁殖、附着的目的。电解海水防污技术具有安全可靠、管理方便、防污效果好、对环境无污染、较为经济等优点，广泛应用于滨海电厂的海水管路防污系统、船舶压载水处理系统等领域。在电解海水防污系统中，阳极是核心组成部件，它的使用性能和寿命直接决定防污效果。电解海水防污用阳极应具有高反应选择性，高电流效率，可在较高电流密度和较宽温度范围内高效、稳定的工作。钛基金属氧化物阳极是一种尺寸稳定型阳极，由钛基体上涂覆一层贵金属氧化物涂层构成，其本身具有耐腐蚀性好、消耗率低、电化学活性高、价格低廉等优点被广泛应用。目前电解海水防污工程中主要采用RuO2-IrO2-SnO2、RuO2-TiO2-IrO2等钌系金属氧化物阳极。在电解海水防污系统中，海水温度随季节和海域的不同而变化很大，冬季渤海海水温度最低能达到0℃，而夏季南海最高水温可达35℃以上。在实际工程中发现，当海水温度低于10℃时，目前常用的钌系金属氧化物阳极电流效率急剧下降，电解槽槽压显著升高，同时对阳极造成不可恢复的破坏，使用寿命明显缩短。文献【张胜健，海水温度对金属氧化物阳极强化电解失效行为影响，稀有金属材料与工程，2013,42(12)：2613-2617】分析了低温条件下RuO2-IrO2-SnO2阳极的强化电解失效行为及机理，电解海水过程中阳极析氯电位升高，析氯析氧反应选择性降低，易发生析氧副反应，破坏了氧化物涂层的固溶体结构，因此阳极失效主要是由于Ru活性组元的选择性溶解和涂层局部剥落导致。为了提高电解海水防污系统的广谱性和防污效果，要求金属氧化物阳极在低温海水条件下应当具有良好的析氯电流效率和更长的使用寿命。
技术实现思路
针对上述现有金属氧化物阳极低温海水条件下存在析氯电流效率低、使用寿命较短的不足，本专利技术提供一种高性能电解低温海水防污用混合金属氧化物电极，该电极在低温海水条件下具有良好的析氯电流效率，避免传统钌系金属氧化物阳极活性组元选择性溶解脱落的缺陷，显著改善电极的稳定性，使用寿命明显延长，有利于提高低温条件下的电解海水防污效果。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种电解低温海水防污用混合金属氧化物电极，其包括电极基体和多元混合贵金属氧化物涂层。所述电极基体采用阀金属钛材料制成，阀金属钛在电极基体中的质量百分含量大于99％。所述导电基体的形状可以为网状、板状、管状、棒状等结构形状。所述多元混合贵金属氧化物涂层为PtOx-SnO2涂层。所述PtOx-SnO2成分的组成摩尔比为Pt：Sn＝(50～95)：(5～50)。进一步，该所述多元混合贵金属氧化物涂层还可以含有铂元素，其是通过在PtOx-SnO2成分中加入摩尔比5％～20％的Co取代其中相应比重的Sn获得。进一步，所述多元混合贵金属氧化物涂层为PtOx-SnO2-Co3O4涂层。所述混合金属氧化物电极应用于电解海水防海生物污损装置、船舶压载水处理装置及次氯酸钠电解生产装置。本专利技术还提供了上述混合金属氧化物电极的制备方法，其采用的是涂液前驱体热分解法制备。所述制备方法具体为将铂、锡和钴的卤化物金属盐溶液按上述铂、锡和钴的摩尔比混合在一起，获得涂液，将该涂液采用人工涂刷、浸涂或喷涂等方法涂覆在钛基体上，在氧化气氛中依次经过100～150℃下烘干和450～550℃下烧结等热处理工艺形成导电的钛基混合金属氧化物电催化涂层。本专利技术还提供了上述混合金属氧化物电极在电解低温海水防污过程中的应用。本专利技术的有益效果:和现有技术相比，本专利技术涉及的电解低温海水防污用混合金属氧化物电极在低温海水条件下具有良好的析氯电流效率，较低的析氯电位，增强了电极的析氯析氧反应选择性，使用寿命明显延长，显著改善了电极的综合性能，适用于低温海水析氯环境下电解海水防污、电解生产次氯酸钠及船舶压载水处理等。具体实施方式本专利技术提供一种电解低温海水防污用混合金属氧化物电极，其包括电极基体和多元混合贵金属氧化物涂层。进一步，所述混合金属氧化物电极仅由电极基体和多元混合贵金属氧化物涂层构成。所述电极基体采用阀金属钛材料制成，阀金属钛在电极基体中的质量百分含量大于99％。所述导电基体的形状可以为网状、板状、管状、棒状等结构形状。所述多元混合贵金属氧化物涂层为PtOx-SnO2涂层。所述PtOx-SnO2成分的组成摩尔比为Pt：Sn＝(50～95)：(5～50)。进一步，该所述多元混合贵金属氧化物涂层还可以含有铂元素，其是通过在PtOx-SnO2成分中加入摩尔比5％～20％的Co取代其中相应比重的Sn获得。进一步，所述多元混合贵金属氧化物涂层为PtOx-SnO2-Co3O4涂层。本专利技术涉及的混合金属氧化物涂层选择PtOx作为活性组分，具有较高的析氯电催化活性和稳定性，该组分化学态稳定，避免发生活性涂层选择性溶解的问题，可向电极提供稳定的析氯活性点；另外，混合金属氧化物涂层中添加惰性组分SnO2，和活性组分PtOx混合提高电极的稳定性，形成低温条件下具有良好析氯电流效率和稳定性的金属氧化物阳极。当Pt含量低于50％，Sn含量高于50％时，低温电解条件下电极的耐蚀性和催化活性较差；而当Pt含量高于95％时，混合金属氧化物阳极的性能几乎等同于铂电极，存在铂涂层消耗速率快，价格昂贵的问题，且电极析氯电位较高，电流效率过低。如果需要的话，可添加适量Co3O4来抑制电极制备过程中SnO2组分的挥发，从而提高电极的稳定性。当Co含量高于20％时，会显著影响电极的耐久性。因此，当混合金属氧化物阳极在规定的组成含量范围时，能使电极在低温电解条件下获得优化的综合性能。本专利技术还提供了上述混合金属氧化物电极的制备方法，其采用的是涂液前驱体热分解法制备。所述制备方法具体为将铂、锡和钴的卤化物金属盐溶液按一定摩尔比例混合在一起，获得涂液，将该涂液采用人工涂刷、浸涂或喷涂等方法涂覆在钛基体上，在氧化气氛中依次经过100～150℃下烘干和450～550℃下烧结等热处理工艺形成导电的钛基混合金属氧化物电催化涂层。该混合金属氧化物电极可用于电解海水防海生物污损装置、船舶压载水处理装置及次氯酸钠电解生产装置等。以下采用实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。实施例1(1)基体预处理：采用板状140mm×110mm×3mm的TA2工业纯钛板作为电极基体，首先采用粒度120μm的金刚砂对钛板进行喷砂处理，用蒸馏水冲洗除去残留砂粒和金属屑；然后将钛板放入丙酮中进行除油，最后将除油后的钛板放入10％(质量分数)草酸溶液中，在沸腾状态下保持2h，取出后在去离子水中用超声波清洗10min。将上述处理过的钛板吹干放入无水乙醇中备用。(2)配制涂液：将氯铂酸(H2PtCl6)和四氯化锡(SnCl4)按一定的Pt：Sn摩尔比(具体见表1)加入到正丁醇溶剂中，磁力搅拌0.5h，调节溶剂使溶液中金属离子的摩尔浓度为0.3mol/L，涂液体积为10mL。(3)电极制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解低温海水防污用混合金属氧化物电极，其特征在于：包括电极基体和多元混合贵金属氧化物涂层。

【技术特征摘要】
1.一种电解温度低于10℃的海水防污用混合金属氧化物电极，其特征在于：包括电极基体和多元混合贵金属氧化物涂层；所述多元混合贵金属氧化物涂层为PtOx-SnO2涂层；所述PtOx-SnO2成分的组成摩尔比为Pt：Sn＝(50～95)：(5～50)。2.如权利要求1所述的混合金属氧化物电极，其特征在于：所述电极基体采用阀金属钛材料制成。3.如权利要求1或2所述的混合金属氧化物电极，其特征在于：所述电极基体的形状可以为网状、板状、管状、棒状结构形状。4.如权利要求1或2所述的混合金属氧化物电极，其特征在于：所述多元混合贵金属氧化物涂层为PtOx-SnO2-Co...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛永磊，许立坤，李相波，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37