一种次氯酸钠发生器电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氯酸钠发生器电极的制备方法，该制备方法包括以下步骤：1)基体处理；2)内层活性涂液配制；3)内层金属氧化物制备；4)外层活性涂液配制；5)电极制备。本发明专利技术提供一种析氯电位低、析氧电位高节能环保、使用寿命长、电解效率高的新型次氯酸钠发生器电极的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种氯酸钠发生器电极的制备方法
本专利技术涉及一种氯酸钠发生器电极，具体涉及一种氯酸钠发生器电极的制备方法。
技术介绍
随着地球上水资源的不断被污染和水资源的不断缺乏，消毒水处理显得越来越重要；现场制备次氯酸钠与其他消毒技术相比，优势明显，但目前市场上的次氯酸钠发生器存在电耗和盐耗太高、电极使用寿命短等问题，严重制约其大规模应用，影响次氯酸钠发生器性能并制约其应用的关键之处在于电极材料。专利CN200910111957.2一种用于氯发生器的钛电极及其制备方法公开了一种用于电解食盐水产氯的钛电极，其电极涂层以铂金属为主，采用热分解法制成。但该制备方法的电极涂层裂纹较多，与钛基体粘结力较差，导致使用寿命短，电流效率低，而且由于铂含量太高导致成本太高。专利CN201210172519.9一种钛阳极的制备方法公开了一种钛阳极的制备方法，其先在钛基体表面沉积一层惰性薄膜，然后再涂敷活性氧化物涂层。该方法虽然提高了钛基体与涂层的粘结力，但惰性薄膜导电性差、抗氧渗透能力差，导致电极的电流效率降低、耐腐蚀性差，使得次氯酸钠发生器的电耗和盐耗增加，电极使用寿命短，不利于节能降耗。专利CN02804636.6电极涂层及其使用和制备方法公开了一种用于制备氯酸钠的电极涂层及其制备方法，其最大的问题是电极使用寿命低，难以满足工业应用。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种析氯电位低、析氧电位高节能环保、使用寿命长、电解效率高的新型次氯酸钠发生器电极的制备方法。实现本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种氯酸钠发生器电极的制备方法，包括以下步骤：1)基体处理：将钛板作为基体，将钛板喷砂打磨去除氧化层之后，蚀刻2h，清洗后得到钛基体，置于乙醇溶液中待用；2)内层活性涂液配制：以正丁醇、异丙醇的体积比为2:1配制的混合溶液作为溶剂，以三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯、析氧抑制剂为溶质，以浓盐酸作为稳定剂，配置得到内层活性涂液，内层活性涂液中的金属离子浓度为0.3-0.4mol/L，溶剂与稳定剂体积比为10:1；3)内层金属氧化物制备：将步骤2)得到的内层活性涂液涂敷在步骤1)得到的钛基体上，放入恒温干燥箱中干燥，后放入马弗炉中、空气气氛中烧结后取出，冷却至室温，重复涂覆7-13次；最后将涂覆好的试样在400-530℃下烧结60min，随炉冷却至室温，得到内层金属氧化物；4)外层活性涂液配制：以正丁醇、异丙醇的体积比为2:1配制的混合溶液作为溶剂，以三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯、析氯加速剂为溶质，以浓盐酸作为稳定剂，配置得到外层活性涂液；外层活性涂液中的金属离子浓度为0.3-0.4mol/L，溶剂与稳定剂体积比为10:1；5)电极制备：将步骤4)得到的外层活性涂液涂敷在步骤3)得到的内层金属氧化物上，放入恒温干燥箱中干燥后，放入马弗炉中、空气气氛中烧结后，取出冷却至室温，重复涂覆9-16次；最后将涂覆好的试样在400℃-530℃下烧结50-60min，随炉冷却至室温，得到电极。优选地，步骤1)的多孔钛采用真空烧结法制备而成，得到的多孔钛的孔隙度为30％-45％，孔径为5μm-20μm，厚度为1mm；多孔钛处理的具体步骤为：先将多孔钛置于浓度为10％的NaOH溶液中震动30min，除去表面油污，再利用浓度为20％的草酸溶液对多孔钛进行表面预处理，除去表面氧化物，得到钛基体。优选地，步骤2)中，所述析氧抑制剂中的金属离子所占内层活性涂液中金属离子的摩尔百分比为2-4mol％。优选地，步骤2)中，析氧抑制剂其由含锑化合物、含铬化合物、含铈化合物、含钴化合物、含铁化合物中的两种或两种以上组成。优选地，所述析氧抑制剂中，按金属离子摩尔百分比计包含：优选地，步骤3)中，恒温干燥箱中干燥温度为130-170℃，干燥时间为12-18min；马弗炉中温度为400℃-530℃，烧结时间为8-16min。优选地，步骤4)中，所述析氯加速剂中的金属离子所占外层活性涂液中金属离子的摩尔百分比为1-3mol％。优选地，步骤4)中，所述析氯加速剂中的金属离子所占外层活性涂液中金属离子的摩尔百分比为1-3mol％。优选地，步骤4)中，析氯加速剂由含钕化合物、含铕化合物、含镱化合物、含钆化合物、含镝化合物中的两种或两种以上组成。优选地，所述析氯加速剂中，按金属离子摩尔百分比计包含：优选地，步骤5)中，恒温干燥箱中干燥温度为130-170℃，干燥时间为12-18min；马弗炉中温度为400℃-530℃，烧结时间为8-16min。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供了一种析氯电位低、析氧电位高、节能环保、使用寿命长、电解效率高的新型次氯酸钠发生器电极的制备方法；2、本专利技术将钛基体表面的金属氧化物涂层分为内外两层，内层添加析氧抑制剂，外层添加析氯加速剂；该析氧抑制剂主要由含锑化合物、含铬化合物、含铈化合物、含钴化合物、含铁化合物中的两种或两种以上组成，将该析氧抑制剂引入到次氯酸钠发生器电极中，能够显著提高次氯酸钠发生器电极的析氧电位和使用寿命、降低析氧速率；该析氯加速剂主要由含钕化合物、含铕化合物、含镱化合物、含钆化合物、含镝化合物中的三种或三种以上组成，将该加速剂引入到次氯酸钠发生器电极中，能够显著促进次氯酸钠发生器的析氯反应、提高析氯效率，从而降低了次氯酸钠发生器的运行成本；3、本专利技术的析氧抑制剂由含锑化合物、含铬化合物、含铈化合物、含钴化合物、含铁化合物中的两种或两种以上组成；电极在电解过程中氧气的析出主要是因为电极涂层中金属氧化物晶格中含有大量的氧空位，与电解水产生的OH-离子结合生成氧气，由于Sb5+、Cr6+价态比电极涂层中Ru4+、Ir4+价态高，当RuO2晶格或IrO2晶格中的两个Ru4+或Ir4+取代时，为了保持电荷平衡，一个氧空位被消除，因此，电极的析氧能力变弱；将Ce3+/Ce4+、Co2+/Co3+、Fe2+/Fe3+等变价金属掺杂到电极材料中，能够减少电解过程中氧气的析出。Ce作为催化助剂最重要的性能之一就是储氧功能，这一性能得益于Ce3+/Ce4+这一氧化还原对的转化过程，该过程会伴随氧化物晶体的氧空位变化，该氧空位的变化会吸附电解水产生的OH-中的活性氧，从而限制了氧气的析出；因此，本专利技术的电极析氧抑制剂能够显著提高次氯酸钠电极的析氧电位、降低析氧速率，提高电极使用寿命；4、本专利技术以稀土元素Nd、Eu、Yb、Gd、Dy中的三种或三种以上组合作为次氯酸钠发生器电极析氯加速剂；由于在烧结过程中稀土元素Nd、Eu、Yb、Gd、Dy可以以置换或者添隙的方式进入RuO2晶格內，Nd3+、Eu3+、Yb3+、Gd3+、Dy3+等比Ru4+的价态低，从电荷平衡角度考虑，低于四价的稀土掺杂将导致RuO2晶体中氧空位缺陷增多，电催化活性，此外，稀土离子半径较大，掺杂后使得RuO2晶体膨胀，晶体内电子空位增加，极大的增加了活性点数量，使得电极析氯效率显著增加，同时，稀土元素Nd、Eu、Yb、Gd、Dy都具有独特的4f电子结构，而且离子半径和电子能级十分接近，复合掺杂以上稀土元素能够起到良好的协同催化作用；因此，本专利技术的电极析氯加速剂能够显著提高次氯酸钠电极的析氯速度，提高设备产能，降低运行成本。附图说明图1为本专利技术的实施例1的氯酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氯酸钠发生器电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基体处理：将钛板作为基体，将钛板喷砂打磨去除氧化层之后，蚀刻2h，清洗后得到钛基体，置于乙醇溶液中待用；2)内层活性涂液配制：以正丁醇、异丙醇的体积比为2:1配制的混合溶液作为溶剂，以三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯、析氧抑制剂为溶质，以浓盐酸作为稳定剂，配置得到内层活性涂液；所述内层活性涂液中的金属离子浓度为0.3‑0.4mol/L，溶剂与稳定剂体积比为10:1；3)内层金属氧化物制备：将步骤2)得到的内层活性涂液涂敷在步骤1)得到的钛基体上，放入恒温干燥箱中干燥，后放入马弗炉中、空气气氛中烧结后取出，冷却至室温，重复涂覆7‑13次；最后将涂覆好的试样在400‑530℃下烧结60min，随炉冷却至室温，得到内层金属氧化物；4)外层活性涂液配制：以正丁醇、异丙醇的体积比为2:1配制的混合溶液作为溶剂，以三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯、析氯加速剂为溶质，以浓盐酸作为稳定剂，配置得到外层活性涂液；所述外层活性涂液中的金属离子浓度为0.3‑0.4mol/L，溶剂与稳定剂体积比为10:1；5)电极制备：将步骤4)得到的外层活性涂液涂敷在步骤3)得到的内层金属氧化物上，放入恒温干燥箱中干燥后，放入马弗炉中、空气气氛中烧结后，取出冷却至室温，重复涂覆9‑16次；最后将涂覆好的试样在400℃‑530℃下烧结50‑60min，随炉冷却至室温，得到电极。...

【技术特征摘要】
1.一种氯酸钠发生器电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基体处理：将钛板作为基体，将钛板喷砂打磨去除氧化层之后，蚀刻2h，清洗后得到钛基体，置于乙醇溶液中待用；2)内层活性涂液配制：以正丁醇、异丙醇的体积比为2:1配制的混合溶液作为溶剂，以三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯、析氧抑制剂为溶质，以浓盐酸作为稳定剂，配置得到内层活性涂液；所述内层活性涂液中的金属离子浓度为0.3-0.4mol/L，溶剂与稳定剂体积比为10:1；3)内层金属氧化物制备：将步骤2)得到的内层活性涂液涂敷在步骤1)得到的钛基体上，放入恒温干燥箱中干燥，后放入马弗炉中、空气气氛中烧结后取出，冷却至室温，重复涂覆7-13次；最后将涂覆好的试样在400-530℃下烧结60min，随炉冷却至室温，得到内层金属氧化物；4)外层活性涂液配制：以正丁醇、异丙醇的体积比为2:1配制的混合溶液作为溶剂，以三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯、析氯加速剂为溶质，以浓盐酸作为稳定剂，配置得到外层活性涂液；所述外层活性涂液中的金属离子浓度为0.3-0.4mol/L，溶剂与稳定剂体积比为10:1；5)电极制备：将步骤4)得到的外层活性涂液涂敷在步骤3)得到的内层金属氧化物上，放入恒温干燥箱中干燥后，放入马弗炉中、空气气氛中烧结后，取出冷却至室温，重复涂覆9-16次；最后将涂覆好的试样在400℃-530℃下烧结50-60min，随炉冷却至室温，得到电极。2.根据权利要求1所述的氯酸钠发生器电极的制备方法，其特征在于，步骤1)的多孔钛采用真空烧结法制备而成，得到的多孔钛的孔隙度为30％-45％，孔径为5μm-20μm，厚度为1mm；多孔钛处理的具体步骤为：先将多孔钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪康祥，赵皓翰，
申请(专利权)人：广东卓信环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44