本发明专利技术涉及一种耐正反交替电解的金属氧化物电极，适用于电化学工业领域，如钢板高速电镀、电解海水防海生物污损装置、次氯酸钠电解生产装置、污水处理、阴极保护等电化学技术领域，由钛基体和采用热分解法或溶胶－凝胶法在钛基体上形成的含铂多元混合金属氧化物涂层所构成，金属钛基体的质量百分比纯度大于９９％；阀金属钛具有良好的机械性能和加工性能，适于制作电极基体，电极钛基体为网状板状、管状或棒状的结构形状；含铂多元混合金属氧化物涂层为ＩｒＯ↓［２］－Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］－ＰｔＯ↓［ｘ］，其组成摩尔比为Ｉｒ∶Ｔａ∶Ｐｔ＝（４０～７０）∶（２０～４０）∶（１～２０）；其金属氧化物电极使其耐正反交替电解性能明显提高，改善电极的综合性能，电极的结构简单，使用寿命长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种耐正反交替电解的金属氧化物电极，该电极适用 于电化学工业领域，如钢板高速电镀、电解海水防海生物污损装置、 次氯酸钠电解生产装置、污水处理、阴极保护等电化学
技术背景-电解工业用阳极要求具有良好的电催化活性，以便降低电解槽槽 压，提高电解效率；同时，还需要有高稳定性和长的使用寿命。常规 的Ru02-Ti02金属氧化物阳极以及在此基础上通过加入少量Ir、 Sn、 Co 等改性的氧化物阳极具有良好的电催化活性，但其稳定性需要改善， 尤其是在有氧析出的条件下使用寿命较短；Ir02-TaA氧化物阳极被 认为是一种高稳定性的氧化物阳极，在析氧工况下仍具有较长的使用 寿命，但是该Ir02-Ta20s氧化物阳极在有正反交替电解的条件下容易 产生损伤，使其使用寿命明显縮短。文献(M.Morimitsu， R. Otogawa, M.Matsunaga， effects of cathodizing on the morphology and composition of IrO2-Ta2O5/Ti anodes, Electrochimica Acta, 2000,46: 401-406)给出了钢板高速电镀生产线上的1力2-TaA氧化 物阳极发生正反交替电解损伤的案例，并分析了失效的原因和机理。海洋船舶、石油平台、滨海电厂以及化工厂等通常都是采用海水 作为冷却用水，需要采用电解海水防污技术来解决海水管路系统海生 物污损附着的问题。电解海水防污用阳极在使用一段时间以后由于表 面有氧化锰等沉积物会导致阳极的析氯电流效率明显降低，这种情况 在海水有污染时更为严重。为使氧化物阳极恢复活性，可采用周期性 反向电解的方法来去除电极表面的沉积物，但这种反向电解亦会影响 电极的稳定性，造成金属氧化物电极的损伤，使目前常用的金属氧化 物阳极如Ru02-Ti02-Ir02、 Ru02-Ir02-Sn02的寿命明显縮短，因此要求电解海水防污用阳极还应当具有良好的耐正反交替电解的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有金属氧化物电极所存在的不足，寻求 设计制备一种耐正反交替电解的金属氧化物电极，该电极不仅具有良 好的电催化活性，同时还具有高的稳定性和长的使用寿命，尤其是优 良的耐正反交替电解性能。为了实现上述目的，本专利技术涉及的耐正反交替电解金属氧化物电 极由钛基体和采用热分解法或溶胶-凝胶法在钛基体上形成的含钼多 元混合金属氧化物涂层所构成，金属钛基体的质量百分比纯度大于 99%;阀金属钛具有良好的机械性能和加工性能，适于制作电极基体， 电极钛基体为网状、板状、管状或棒状的结构形状；含铂多元混合金 属氧化物涂层为Ir02-Ta205-Pt0x，其组成摩尔比为Ir: Ta: Pt= (40 70): (20 40): (1 20)。本专利技术涉及的Ir02-Ta205-PtOx含铂多元混合金属氧化物电极中， 或加入5% 20%摩尔比的锡来取代其中相应比重的钽，以提高耐正反 交替性能并减低成本。本专利技术的含铂多元混合金属氧化物涂层可以单独作为氧化物电 极，用于析氧工作条件下的电镀、污水处理或阴极保护等；或作为复 合氧化物电极的中间层使用，即在钛基体上先形成Ir02-Ta205-PtOx 氧化物涂层作为中间层，然后在中间层上形成Ru02-Ir02-Sn02、 Ru02_Ti02-Ir02金属氧化物涂层，构成嵌中间层金属氧化物复合电极， 具有优良的耐正反交替电解性能，用于电解海水防污、电解生产次氯 酸钠等。本专利技术的金属氧化物涂层对基体有良好的保护作用，避免基体在 界面处产生钝化，同时还具有良好的导电性和电化学稳定性；氧化铱 (Ir02)是一种具有较高电化学活性和稳定性的活性组元，是长寿命 氧化物电极必不可少的组元；氧化钽(Ta205)是一种惰性组元，和氧 化铱混合形成的Ir02-Ta20s金属氧化物阳极具有高的稳定性，但在反 向电解时稳定性会降低；PtOx的加入提高了 Ir02-TaA氧化物在反向 电解时的稳定性，减缓氧化钜组元的还原和消耗，形成具有良好耐正4反交替电解性能的氧化物电极；当铱含量低于40%时，会影响涂层的 耐蚀性和催化活性，并且涂层的电导率会随铱含量的进一步减少而降 低；当铱含量高于7096时，由于不能形成良好的混合金属氧化物，因 而影响电极的稳定性，而且增加了电极的成本；当铂含量小于1%时， 对氧化物阳极耐正反交替性能的改善不够明显，随着氧化物涂层中铂 含量的增加，其电化学稳定性会得到增强，但当铂含量高于20%时， 会影响电极的经济性；当Ir02-Ta20s-PtOx氧化物电极在规定的组成含 量范围时，能使电极获得优化的综合性能。本专利技术与现有技术相比，其金属氧化物电极使其耐正反交替电解 性能明显提高，改善电极的综合性能，电极的使用寿命长。 具体实施例方式下面通过两个实施例作进一步说明。实施例1:采用TA2工业纯钛板做电极基体，将喷砂处理后的钛板试片表面 用水进行冲洗后，放入温度为9(TC、浓度为10% (质量分数)的草酸 溶液中浸蚀2h，获得均匀的粗糙表面；采用溶胶-凝胶方法制备氧化物涂层先将柠檬酸和乙二醇混溶，两者的摩尔比为1: 5，然后将 氯铱酸、五氯化钽及氯铂酸按一定的Ir: Ta: Pt摩尔比(具体见表 1)加入到柠檬酸和乙二醇混合溶液中，调节溶剂使溶液中金属的摩 尔浓度为0.25 mol/L;在85。C温度下搅拌，获得含有混合金属离子 的胶体溶液；将该胶体溶液涂刷在处理过的钛试片上，用红外灯干燥， 然后在50(TC温度下热氧化10min，重复上述涂刷、干燥、热氧化过程多次获得相应的金属氧化物阳极。采用正反交替电解寿命(AEL)试验来评价氧化物阳极耐正反交替 电解能力，在40。C的lmol/LH2S04溶液中电解，以20咖X 10mmX lmm 大小的试样作阳极，20mmX20腦Xlmm的试样为阴极；周期性施加正 向电解电流i正=2 000A/m2和反向电解电流i反二500A/m2，换向周期为 lmin，规定阳极试样的槽电压上升至10V的电解时间为电极的正反交 替电解寿命，试验结果见表1;从表1中可见，和Ir02-Ta20s金属氧化物阳极(对比样l)相比，本实施例的金属氧化物阳极耐正反交替 电解寿命显著提高。表1 金属氧化物电极正反交替电解寿命试验结果氧化物阳极 编号氧化物涂层组成正反交替电解寿命 (AEL) / minIr : Ta : Pt168: 30: 26450265: 30: 58600360: 30: 1015645对比样l70: 30: 01510实施例2:采用和实施例1同样的方法在钛基体上形成Ir02-Ta20s-Pt(X涂 层，其组成Ir: Ta: Pt摩尔比为68: 30: 2，涂层载量约为6g/m2， 然后在其上制备Ir02-Ru02-Sn02氧化物涂层而构成嵌中间层复合电 极；采用热分解方法制备表面层将氯铱酸、三氯化钌、四氯化锡按 Ru: Ir: Sn摩尔比为20: 20: 60加入乙丙醇溶液中，形成涂液；将该溶液涂刷在已涂中间层的电极上，用红外灯干燥后形成凝胶，然后在45(TC温度下热氧化10min，获得混合金属氧化物膜层，重复上述 涂刷、干燥、热氧化过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种耐正反交替电解的金属氧化物电极，其特征在于由钛基体和采用热分解法或溶胶－凝胶法在钛基体上形成的含铂多元混合金属氧化物涂层所构成，金属钛基体的质量百分比纯度大于９９％；电极钛基体为网状、板状、管状或棒状的结构形状；含铂多元混合金属氧化物涂层为ＩｒＯ↓［２］－Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］－ＰｔＯ↓［ｘ］，其组成摩尔比为Ｉｒ∶Ｔａ∶Ｐｔ＝（４０～７０）∶（２０～４０）∶（１～２０）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许立坤，唐益，辛永磊，王均涛，
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：95[中国|青岛]
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