一种电极涂层溶液前驱体、电极涂层溶液、涂层电极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种电极涂层溶液前驱体、电极涂层溶液、涂层电极及其制备方法，属于电化学技术领域。电极涂层溶液前驱体经氯铱酸、四氯化锡以及α‑羟基酸与醋酸溶液混合，于145‑150℃的条件下蒸干而得。电极涂层溶液经上述电极涂层溶液前驱体与五氯化钽共同溶于有机混合溶液中制得。涂层电极的制备方法包括以下步骤：于钛板表面涂覆上述电极涂层溶液，然后烘干，热空气氧化，冷却，重复上述过程14‑20次，随后热处理。通过先制备前驱体，再形成电极涂层溶液以制备涂层电极，能够有效提高涂层电极的晶体分散均匀程度，使制得的晶粒细小，结构致密，提高涂层电极的电催化活性并延长其使用寿命。上述制备方法简单，易操作，可工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种电极涂层溶液前驱体、电极涂层溶液、涂层电极及其制备方法
本专利技术涉及电化学
，且特别涉及一种电极涂层溶液前驱体、电极涂层溶液、涂层电极及其制备方法。
技术介绍
现有技术中涂层电极的制备过程通常会造成钛电极的表面涂层分布不均匀、结构疏松，涂层表面出现大量裂纹。当涂层钛电极在使用时，阳极上析出的气体通过裂纹侵蚀到钛基体表面，使钛基体表面氧化失效，严重影响涂层钛电极的电化学催化性能和使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电极涂层溶液前驱体，其能够使电极涂层溶液中的晶态物质分散均匀，避免团聚。本专利技术的第二目的在于提供一种电极涂层溶液，该电极涂层溶液能够在制备涂层电极过程中有效避免由于金属晶体粒子团聚造成钛电极的表面涂层分布不均匀、结构疏松，涂层表面出现大量裂纹。本专利技术的第三目的在于提供一种涂层电极的制备方法，该方法简单，易操作，可工业化生产。本专利技术的第四目的在于提供一种由上述制备方法制备而得的涂层电极，该涂层电极具有较高的电催化活性及较长的使用寿命。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：本专利技术提出一种电极涂层溶液前驱体，该电极涂层溶液前驱体经氯铱酸、四氯化锡以及α-羟基酸与醋酸溶液混合，于145-150℃的条件下蒸干而得。本专利技术还提出一种电极涂层溶液，其经上述电极涂层溶液前驱体与五氯化钽共同溶于有机混合溶液中制得。本专利技术还提出一种涂层电极的制备方法，包括以下步骤：于钛板表面涂覆上述电极涂层溶液，然后于142-150℃的条件下烘干，再于480-510℃的条件下热空气氧化10-20min，冷却，重复涂覆、烘干、热空气氧化以及冷却过程14-20次，随后于480-510℃的条件下热处理1-1.5h。本专利技术还提出上述一种由上述制备方法制备而得的涂层电极。本申请较佳实施例提供的电极涂层溶液前驱体、电极涂层溶液、涂层电极及其制备方法的有益效果包括：本申请提供的电极涂层溶液前驱体能够使电极涂层溶液中的晶态物质分散均匀，避免团聚。由上述电极涂层溶液前驱体进一步得到的电极涂层溶液能够在制备涂层电极过程中有效避免由于金属晶体粒子团聚造成钛电极的表面涂层分布不均匀、结构疏松，涂层表面出现大量裂纹。此外，本申请还提出一种涂层电极的制备方法，该方法简单，易操作，可工业化生产。由上述制备方法制得的涂层电极具有较高的电催化活性及使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请试验例1中实施例13所得的涂层电极的SEM扫描电镜图；图2为本申请试验例1中实施例14所得的涂层电极的SEM扫描电镜图；图3为本申请试验例1中对照组1所得的涂层电极的SEM扫描电镜图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本申请的电极涂层溶液前驱体、电极涂层溶液、涂层电极及其制备方法进行具体说明。本申请所提供的电极涂层溶液前驱体是将待制备的电极涂层溶液中所用的晶态形式的原料先进行处理。专利技术人经过长期研究发现，该操作能够有效提高电极涂层溶液中晶体颗粒的分散程度，较将原料直接制备而得的电极涂层溶液能够明显降低金属晶体粒子的团聚程度，提高涂层电极的电化学催化性能和使用寿命。在一些实施方式中，电极涂层溶液前驱体例如可经氯铱酸、四氯化锡以及α-羟基酸与醋酸溶液混合，于145-150℃的条件下蒸干而得。其中，氯铱酸主要用于提供导电性和催化活性成分，四氯化锡主要用于加强催化活性成分。专利技术人发现，α-羟基酸在醋酸作用下能够明显提高其使金属晶体粒子分散和悬浮的性能，使金属晶体粒子在α-羟基酸和醋酸相互配合的作用下充分扩散，在后续蒸干及热氧化等过程中，能够充分抑制金属晶体粒子快速生长团聚。值得说明的是，上述醋酸溶液可用其它类似的酸性有机试剂代替，但较其它酸性有机试剂而言，醋酸溶液能够与α-羟基酸配合使氯铱酸和四氯化锡具有更佳的分散和悬浮性能。本申请中，氯铱酸、四氯化锡、α-羟基酸以及醋酸溶液混合后，于145-150℃的条件下蒸干。作为可选地，上述蒸干温度例如可以为145℃、146℃、147℃、148℃、149℃或150℃等，也可以为145.5℃、146.5℃、147.5℃、148.5℃或149.5℃等，还可以为145-150℃范围内的任一温度值。上述蒸发温度若高于150℃会造成蒸发速度太快，金属晶体粒子扩散不充分，使得晶态物质无法充分分散均匀；若蒸发温度低于145℃，会造成α-羟基酸的溶解和扩散速率太慢，降低金属晶体粒子扩散均匀性。在一些实施方式中，上述氯铱酸、四氯化锡与α-羟基酸的质量比可以依次为63-65：2-4：8-10，也即氯铱酸、四氯化锡和α-羟基酸可分别在63-65(如63、63.5、64、64.5或65等)、2-4(如2、2.5或3等)以及8-10(如8、8.5、9、9.5或10等)的范围内自由组合。作为可选地，上述α-羟基酸例如可以但不仅限于包括柠檬酸、酒石酸、苹果酸和乳酸中的至少一种。承上，本申请所提供的电极涂层溶液前驱体能够使电极涂层溶液中的晶态物质分散均匀，有效避免团聚。进一步地，本申请还提供了一种电极涂层溶液，该电极涂层溶液例如可以经上述电极涂层溶液前驱体与五氯化钽共同溶于有机混合溶液中制得。其中，五氯化钽主要用于提供非导电性氧化物成分，以使导电性氧化物结构更加稳定。在一些实施方式中，五氯化钽与氯铱酸的质量比可以为30-33：63-65，也即五氯化钽与氯铱酸可分别在30-33(如30、30.5、31、31.5、32、32.5或33等)及63-65(如63、63.5、64、64.5或65等)的范围内自由组合。在一具体的实施方式中，氯铱酸、四氯化锡、α-羟基酸以及五氯化钽的质量比可依次为64：3：9：32。在该配比下，电极涂层溶液中的金属晶体粒子的分散及扩散效果最佳，基本无团聚现象发生。在一些实施方式中，有机混合溶液中同时含有乙二醇和正丁醇。在一些优选的实施方式中，有机混合溶液含有的乙二醇与正丁醇的体积比可以为0.8-1：0.85-1.15，也即乙二醇与正丁醇可分别在0.8-1(如0.8、0.85、0.9、0.95或1等)及0.85-1.15(如0.85、0.9、0.95、1、1.05、1.1或1.15等)的范围内自由组合。以上述配比范围内的乙二醇和正丁醇作为有机混合溶液能够增强溶剂的扩散性以及涂层溶液的均匀性。本申请中，电极涂层溶液中氯铱酸的浓度可以为39-42g/L，例如39g/L、40g/L、41g/L或42g/L等，也可以为39.5g/L、40.5g/L或41.5g/L等，还可以为39-42g/L范围内的任一浓度值。电极涂层溶液中所含的其它物质的浓度可根据氯铱酸的浓度进行换算。承上，本申请所提供的由上述电极涂层溶液前驱体进一步得到的电极涂层溶液能够在制备涂层电极过程中有效避免由于金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极涂层溶液前驱体，其特征在于，所述电极涂层溶液前驱体经氯铱酸、四氯化锡以及α‑羟基酸与醋酸溶液混合，于145‑150℃的条件下蒸干而得。

【技术特征摘要】
1.一种电极涂层溶液前驱体，其特征在于，所述电极涂层溶液前驱体经氯铱酸、四氯化锡以及α-羟基酸与醋酸溶液混合，于145-150℃的条件下蒸干而得。2.根据权利要求1所述的电极涂层溶液前驱体，其特征在于，所述氯铱酸、所述四氯化锡与所述α-羟基酸的质量比依次为63-65：2-4：8-10。3.根据权利要求1所述的电极涂层溶液前驱体，其特征在于，所述α-羟基酸包括柠檬酸、酒石酸、苹果酸和乳酸中的至少一种。4.一种电极涂层溶液，其特征在于，所述电极涂层溶液经如权利要求1-3任一项的所述电极涂层溶液前驱体与五氯化钽共同溶于有机混合溶液中制得；优选地，所述五氯化钽与所述氯铱酸的质量比为30-33：63-65；更优选地，所述氯铱酸、所述四氯化锡、所述α-羟基酸以及所述五氯化钽的质量比依次为64：3：9：32。5.根据权利要求4所述的电极涂层溶液，其特征在于，所述有机混合溶液中同时含有乙二醇和正丁醇；优选地，所述有机混合溶液含有的所述乙二醇与所述正丁醇的体积比为0.8-1：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，蒋玉思，程华月，邵彩茹，
申请(专利权)人：广东省稀有金属研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44