高导电Magn制造技术

本发明专利技术公开了一种高导电Magn

【技术实现步骤摘要】
高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极及其浆料、制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及导电陶瓷涂层材料
，特别涉及一种高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极及其浆料、制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，人口数量的增长及工农业的快速发展所导致的环境污染问题愈发严重，其中，淡水资源短缺的危机也日益暴露出来。据统计，工业、农业和国内其他各行业分别消耗可用淡水的70％、22％和8％，且在消耗淡水资源的同时也产生了大量的废水，使得水体环境遭受严重污染，且己成为威胁人类生存的重大问题。造成水体严重污染的主要污染物是有机物，传统的废水处理方法如物理法、化学法及生化法等对普通有机废水有效，但制药、农药、印染及某些化工废水中往往含有分子结构稳定的物质或抗生物质，采用传统方法难以降解，致使对难降解有机废水的处理成为当前废水处理的难点和前沿课题。电化学高级氧化技术是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变。电化学高级氧化法因具有操作简单，便于自动化控制、反应条件温和、氧化能力强，无选择性，反应彻底，可控性强，无二次污染等优点以及兼具凝聚、气浮、杀菌消毒和吸附等多种功能而在水处理领域受到越来越多的关注，特别是在难降解工业废水的处理中具有无可比拟的优势。此外，电化学氧化处理设备体积小、占地面积少、操作简单灵活，可以去除多种污染物，同时还可以回收废水中的贵重金属等优点。近年已广泛应用于处理电镀废水、化工废水、印染废水、制药废水、制革废水、造纸黑液等场合。
[0003]电极作为电化学氧化技术的核心，其催化活性和稳定性是决定电化学氧化能力和效率的关键因素，其成本也直接影响着电化学氧化技术的发展。因此，节能高效环保型电极材料的研发是电化学高级氧化技术实现工业应用的关键。目前，研究较多的电极材料主要有金属氧化物(DSA)电极和硼掺杂金刚石薄膜(BDD)电极。DSA电极具有良好的稳定性和电催化活性，但这类电极大多数为半导体材料，其中，钛基涂层电极是金属氧化物电极的主要形式，目前广泛研究的钛基金属氧化物电极有Ti/RuO2、Ti/IrO2、Ti/PbO2等。BDD电极由于具有优异的化学和力学稳定性、超宽的电势窗口、较低的背景电流、抗侵蚀、耐腐蚀等特性，已成为全世界电化学领域的研究热点。然而，目前报道的采用CVD法制备BDD电极成本较高，难以实现工业化应用。因此，有必要开发新的电极材料以满足电化学氧化技术的快速发展。
[0004]亚氧化钛的通式为Ti
n
O
2n
‑1，其中3≤n≤10，主要包含Ti4O7和Ti5O9两相，其中Ti4O7的电导率远高于石墨电极，可达1500S/cm。耐腐蚀性能优于金属钛，室温下在各种酸、碱中均可长期使用。此外，亚氧化钛具有非常宽的电化学窗口，在硫酸溶液中的电化学稳定窗口达3.2V，优于石墨、铂和氧化物阳极等多种电极材料。因此，亚氧化钛在电化学氧化电极方面具有较好的应用前景。与BDD电极相比，亚氧化钛电极具有较高的导电性、化学稳定性和电化学稳定性，特别是其性能优于BDD电极、更是远高于DSA电极。同时，其成本远远低于BDD和DSA电极。因此，Magn
é
li相亚氧化钛完全可替代现有的商业化DSA阳极和目前还处于研发
阶段的BDD电极，在电化学高级氧化法处理高浓度、难降解有机废水领域实现产业化应用。

技术实现思路

[0005]针对上述不足，本专利技术的目的在于，提供一种高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极及其浆料、制备方法和应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案是：
[0007]一种高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极浆料，其由Magn
é
li相亚氧化钛粉体、粘结剂和水构成，所述粘结剂和Magn
é
li相亚氧化钛粉体的质量比为1:4～100，所述的水质量为亚氧化钛和粘结剂质量之和的0.5～4倍。
[0008]作为专利技术的一种优选方案，所述Magn
é
li相亚氧化钛粉体为从粒径为纳米至微米级的Ti3O5、Ti4O7、Ti5O9、Ti6O
11
、Ti7O
13
、Ti8O
15
、Ti9O
17
和Ti
10
O
19
组成的组群中选择的一种或多种。如可以为平均粒径为250nm的Ti4O7粉体等。所述粘结剂为不同模数的钠水玻璃或钾水玻璃组成的组群中选择的一种或多种。所述钠水玻璃为硅酸钠水溶液，分子式为Na2O
·
mSiO2，式中m为模数，在1.5～3.4之间。所述钾水玻璃为硅酸钾水溶液，分子式为K2O
·
mSiO2，式中m为模数，在1.5～3.5之间。
[0009]一种涂覆有所述高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极浆料的电极。
[0010]一种所述的电极制作方法，其包括以下步骤：
[0011](1)形成浆料：预备所述高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极浆料，即将Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷粉体、粘结剂和水按一定的配比制成浆料；
[0012](2)形成前驱体涂层：采用刷涂、喷涂或提拉浸渍法在预处理后的基体表面形成亚氧化钛前驱体涂层，可以根据浆料的粘稠度和涂层厚度要求重复上述步骤多次，厚度优选为0.5μm～1mm，待阴干或低温烘干以除去涂层中的水后；所述基体可以为棒状、管状、平板状、泡沫状、蜂窝状或三维多孔结构状的钛、钛合金、铌、铌合金或硅；
[0013](3)高温烧结：在惰性气氛炉、还原性气氛炉或真空炉中进行800～1150℃烧结一定的时间，优选在0.5～5h，随后冷却获得高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极，其中还原性气氛可以为2～20％H2‑
Ar混合气。
[0014]一种电极作为惰性阳极，应用于垃圾渗滤液处理或化学镀镍液中镍的回收及废液处理。
[0015]本专利技术的有益效果为：本专利技术浆料配方合理，工艺简单、安全可靠、绿色无污染、便于大规模生产大面积涂层电极，所制得的Magn
é
li相亚氧化钛电极具有高电导率、大电化学活性面积及高电化学稳定性等，能够解决现有的Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷电极电导率低、比表面积小、生产设备复杂且成本高等问题中的一项或多项，并且具有高效、节能、环保和成本低廉等优点。
[0016]下面结合附图和实施例，对本专利技术进一步说明。
附图说明
[0017]图1为本专利技术电极制备流程示意图。
[0018]图2为本专利技术实施例1制得的Ti4O7涂层三维电极数码照片。
[0019]图3为本专利技术实施例1制得的Ti4O7涂层三维电极的截面SEM图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极浆料，其特征在于，其由Magn
é
li相亚氧化钛粉体、粘结剂和水构成，所述粘结剂和Magn
é
li相亚氧化钛粉体的质量比为1:4～100，所述的水质量为亚氧化钛和粘结剂质量之和的0.5～4倍。2.根据权利要求1所述高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极浆料，其特征在于，所述Magn
é
li相亚氧化钛粉体为从粒径为纳米至微米级的Ti3O5、Ti4O7、Ti5O9、Ti6O
11
、Ti7O
13
、Ti8O
15
、Ti9O
17
和Ti
10
O
19
组成的组群中选择的一种或多种。3.根据权利要求1所述高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极浆料，其特征在于，所述粘结剂为不同模数的钠水玻璃或钾水玻璃组成的组群中选择的一种或多种。4.根据权利要求3所述高导电Magn
é
li相亚氧化钛陶瓷涂层电极浆料，其特征在于，所述钠水玻璃为硅酸钠水溶液，分子式为Na2O
·
mSi...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会军，杨凌旭，曾潮流，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：