一种阳极及其制备方法和应用、臭氧发生系统和食品净化器技术方案

本申请涉及电解用电极技术领域，具体公开了一种阳极及其制备方法和应用、臭氧发生系统和食品净化器。阳极主要包括钛基材和涂层，涂层原料按重量份计包括氯铱酸、四氯化锡、三氯化铋、三氧化二锑、聚乙烯醇、酸和醇；阳极的制备方法为：先将钛基材进行预处理，然后制备涂层溶液，最后涂覆钛基材。本申请制备的阳极可用于电解水制备臭氧工艺中，其具有涂层不易剥落且阳极使用寿命高的优点；另外，本申请的制备方法具有分散过程安全高效的优点。备方法具有分散过程安全高效的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种阳极及其制备方法和应用、臭氧发生系统和食品净化器


[0001]本申请涉及电解用电极
，更具体地说，它涉及一种阳极及其制备方法和应用、臭氧发生系统和食品净化器。

技术介绍

[0002]食品净化器是对食品进行灭菌处理的设备，通常利用光触媒、超声波或者紫光灯对食物灭菌解毒，但是上述方式只能通过食品移动而使超声波等与食品接触，此时不利于与食品的每一处充分接触而有效对食品杀菌。
[0003]臭氧由于氧化作用极强，且对细菌、病毒等大多数有害物质都能起到氧化降解的作用，降解产物为二氧化碳、水或无机盐等，臭氧自身分解也只会产生氧气，不会对环境造成二次污染，故越来越多地被应用至食品净化器中，臭氧以气体的形式在空气中发挥其氧化作用，故臭氧可与食品的每个角落都能充分接触而达到对食品充分杀菌的目的。
[0004]臭氧的制备方法主要包括无声放电法、紫外线照射法和电解法，无声放电法是一种将干燥的含氧气体通过电晕放电产生臭氧的方法，该法设备庞大，且臭氧中还含有一定量的致癌物质NO
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；紫外线辐射法是用人工产生的紫外线促使氧分子分解并聚合成臭氧的方法，该方法能耗较高，不能高效生产大量臭氧；电解法产生臭氧是利用直流电源电解含氧电解质，电解法不产生氮氧化物，且电解法臭氧发生器的设备小而轻，结构简单，具有广阔的应用前景。
[0005]在电解法制备臭氧的技术中，阳极材料的选择极其关键，目前常用的阳极多是在基体上涂覆涂层，如钌系涂层的二元氧化物铂电极，属于金属氧化物电极，是目前电催化领域较受关注的一类析氧超电位较高、且具有优良阳极性能的电极。
[0006]上述中的相关技术存在的不足之处在于，阳极在使用过程中，铂基体表面的涂层易出现表面裂纹，电解时产生的气体透过涂层的表面裂纹氧化基体，形成导电性差的基体，恶化电极性能，且易造成涂层与铂基体结合力不好而脱落，使涂层氧化寿命较短，最终导致电解槽存在电压过高、电流效率较低。

技术实现思路

[0007]为了降低涂层从阳极基体表面脱落的可能性，本申请提供一种阳极及其制备方法和应用、臭氧发生系统和食品净化器。
[0008]本申请提供的一种阳极采用如下的技术方案：一种阳极，包括钛基材和涂层，涂层原料按重量份计，包括氯铱酸0.6～1份、四氯化锡3～3.5份、三氯化铋0.8～1.2份、三氧化二锑1～1.5份、聚乙烯醇1～2.2份、酸7
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8份和醇40～51份。
[0009]可选的，所述酸采用盐酸、柠檬酸和乙酸中的任意一种。
[0010]可选的，所述醇采用乙醇、异丙醇和正丁醇中的任意两种。
[0011]通过采用上述技术方案，四氯化锡和氯铱酸相互作用可提高钛基材的导电性和电
催化性能，酸与醇混合后可使整个涂层的粘稠度增加，进而可提高涂层与钛基材之间的结合力，延长阳极的使用寿命；氯铱酸与四氯化锡可作为阳极中的电催化剂、三氧化二锑和三氯化铋作为稳定增强剂和导电粘合剂，不仅能够对导电钛基材起到保护作用，还能降低阳极在使用过程中因暴露在外界而发生氧化腐蚀的可能性，还能提高整个阳极的导电性能；聚乙烯醇与三氧化二锑和三氯化铋共同作用，可进一步提高涂层溶液与钛基材之间的黏合性，使涂层在阳极使用过程中不易掉落，进一步增加阳极的分散活性和使用寿命。
[0012]可选的，所述涂层原料还包括δ型三氧化二铋0.08～0.12重量份。
[0013]通过采用上述技术方案，δ型三氧化二铋为立方萤石矿型结构，具有较高的导电性能，δ型三氧化二铋与氯铱酸及四氯化锡配合使用可提高臭氧的产量，使阳极更好地发挥还原性能。
[0014]第二方面，本申请还提供一种阳极的制备方法，采用如下技术方案：一种阳极的制备方法，包括以下步骤：S1,钛基材预处理：包括以下步骤，(1)除油处理，对钛基材进行打磨，将打磨后的钛基材浸入饱和氢氧化钠溶液中煮沸40～50min，得到净化钛基材；(2)喷砂处理，在喷嘴压力为0.3～0.5MPa的喷射条件下将粒度为180～220目的磨料喷射在步骤(1)中得到的净化钛基材表面，喷砂时间为15～30s，用水冲洗喷砂完毕后的钛基材,得到粗化钛基材；(3)刻蚀处理，将步骤(2)中得到的粗化钛基材浸入酸溶液中，在80～90℃的温度下浸蚀50～80min,水洗并自然晾干，得到麻面钛基材；S2,制备涂层溶液：包括以下步骤，A.将酸和聚乙烯醇加入至醇中，在500～600r/min的搅拌速度，40～60℃的分散温度下分散40～50min，得到基液；B.将氯铱酸、四氯化锡、三氧化二锑和三氯化铋加入醇中，在60～75℃的分散温度，500～600r/min的搅拌速度下分散30～35min，得到料液；C.将步骤A中得到的基液加入至步骤B中的料液中，在60～75℃的分散温度，500～600r/min的搅拌速度下分散50～60min，得涂层溶液；所述步骤A中的醇与步骤B中的醇的重量比为(20～28):(20～23)；S3,涂覆钛基材：将步骤C中得到的涂层溶液均匀地涂刷于步骤(3)中的麻面钛基材的表面，涂层厚度为25～40μm，在150～200℃下烘干30～40min，在500℃～600℃的温度下焙烧240～360min，在相同条件下焙烧6～8次，得到目标阳极。
[0015]可选的，所述步骤(3)中的酸溶液采用的浓度为1～1.5mol/L的草酸溶液。
[0016]可选的，所述步骤A中还加入δ型三氧化二铋。
[0017]通过采用上述技术方案，对钛基材打磨可初步除去钛基材表面的氧化膜，减少钛基材的表面划痕，使钛基材表面呈现金属光泽；煮沸条件下的氢氧化钠溶液可快速与钛基材表面的油脂发生皂化反应，生成相应的有机酸钠盐和醇，使钛基材纯净，利于钛基材与涂层的粘附。
[0018]喷砂会使钛基材表面凹凸不平，当向粗化钛基材的表面涂覆涂层溶液时，粗糙的
钛基材表面可以打乱涂层的收缩力方向，使涂层与钛基材表面间的结合强度高于光滑表面的结合强度，使阳极在使用过程中涂层不易从钛基材的表面脱落，也不易使钛基材发生氧化而导致钛基材的钝化，增加了阳极的使用寿命；刻蚀处理首先可以充分去除钛基材中的杂质，其次可进一步增加粗化钛基材表面的粗糙度，使粗化钛基材表面形成大量凸起，粗化钛基材的表面微观凸起的数量较多时，析氧电流越大，阳极的电氧催化性能越高，涂层涂覆在凸起处的密集程度要大于涂覆在钛基材平坦处的密集程度，使涂层不易从钛基材的表面脱落，而且由于钛基材的有效表面积增大，从而有助于增加阳极的析臭氧含量。
[0019]在制备涂层溶液的过程中，基液与料液分开制备后再混合，可使制得的涂层溶液均匀致密，且有助于增加涂层溶液与钛基材之间的粘附性。
[0020]在麻面钛基材的表面涂覆涂层溶液后重复多次烧结有助于使涂层与钛基材直接贴附紧密，并增强涂层的机械强度，延长阳极的使用寿命。
[0021]第三方面，本申请还提供一种阳极的应用，其技术方案如下，阳极在电解水制备臭氧工艺中的应用中，工艺条件包括，电压为20～24V，恒流电流密度为25～30mA/c本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳极，其特征在于，包括钛基材和涂层，涂层原料按重量份计，包括氯铱酸0.6～1份、四氯化锡3～3.5份、三氯化铋0.8～1.2份、三氧化二锑1～1.5份、聚乙烯醇1～2.2份、酸7
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10份和醇40～51份。2.根据权利要求1所述的一种阳极，其特征在于：所述酸采用盐酸、柠檬酸和乙酸中的任意一种。3.根据权利要求1所述的一种阳极，其特征在于：所述醇采用乙醇、异丙醇和正丁醇中的任意两种。4.根据权利要求1所述的一种阳极，其特征在于：所述涂层还包括δ型三氧化二铋0.08～0.12重量份。5.一种权利要求1
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4任意所述的阳极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，S1,钛基材预处理：包括以下步骤，(1)除油处理，对钛基材进行打磨，将打磨后的钛基材浸入饱和氢氧化钠溶液中煮沸40～50min，得到净化钛基材；(2)喷砂处理，在喷嘴压力为0.3～0.5MPa的喷射条件下将粒度为180～220目的磨料喷射在步骤(1)中得到的净化钛基材表面，喷砂时间为15～30s，用水冲洗喷砂完毕后的钛基材,得到粗化钛基材；(3)刻蚀处理，将步骤(2)中得到的粗化钛基材浸入酸溶液中，在80～90℃的温度下浸蚀50～80min,水洗并自然晾干，得到麻面钛基材；S2,制备涂层溶液：包括以下步骤，A.将酸和聚乙烯醇加入至醇中，在500～600r/min的搅拌速度，40～60℃的分散温度下分散40～50min，得到基液；B.将氯铱酸、四氯化锡、三氧化二锑和三氯化铋加入醇中，在60～75℃的分散温度，500～600r/...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐勇，
申请(专利权)人：深圳市飞猫电器有限公司，
类型：发明
国别省市：