产氧用电极制造技术

本发明专利技术提供一种具备电导率高、且即使在电解酸性电解液的情况下催化剂成分也不易被消耗、能长时间电解的耐久性优异的催化剂层的产氧用电极。一种产氧用电极10，其具备：由钛或钛合金形成的基材2、和配置于基材2上且由混合金属氧化物形成的催化剂层4，催化剂层4满足下述条件(1)和条件(2)中的至少任意者。条件(1)：含有钌、锡和3价以上(其中，排除4价)的多价金属元素。条件(2)：含有钌和锡，且将钌与锡的总含量作为基准，钌的含量为40摩尔％以上。钌的含量为40摩尔％以上。钌的含量为40摩尔％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】产氧用电极


[0001]本专利技术涉及产氧用电极。

技术介绍

[0002]在进行铜、镍、锌等有色金属的电解采集的工艺中，通常使用硫酸酸性或强酸性的电解液。而且，成为对电极的阳极可以使用发生产氧反应的产氧用电极。关于在其表面设置有包含混合金属氧化物(MMO)的涂布层作为催化剂层的钛电极，由于对产氧反应具有更低的过电压特性，因此，代替以往作为产氧用电极使用的铅合金电极的、作为能减少消耗能量的电解采集工艺用阳极而被提出。
[0003]用于形成催化剂层的混合金属氧化物通常是作为活性元素的铱(Ir)与作为粘结剂元素的钽(Ta)、锡(Sn)、钛(Ti)、锆(Zr)、铌(Nb)等阀金属的复合氧化物。作为使用了这种复合氧化物的电极，提出了设置有含有IrO2‑
Ta2O5的催化剂层的产氧用的钛电极(非专利文献1)。然而，由于铱是最昂贵且稀有的元素之一，因此，作为用于构成电解采集工艺用阳极的催化剂层的材料，在经济性方面存在缺乏通用性的课题。
[0004]与此相对，已知与铱相比廉价的钌(Ru)的氧化物(RuO2)对产氧反应(OER)显示出高的电极催化活性，作为铱的替代而备受关注。例如提出了设置有含有作为不使用铱的复合氧化物的RuO2‑
Ta2O5的催化剂层的钛电极(非专利文献2)。
[0005]现有技术文献
[0006]非专利文献
[0007]非专利文献1：Journal of Applied Electrochemistry，1991，21，p.335
‑
345非专利文献2：Proceedings of Copper 2016(摘要集)，p.2145
‑
2152

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的问题
[0009]然而，如果使用钌作为构成产氧用的钛电极的催化剂层的活性元素，则存在催化剂层的耐久性降低的课题。因此，设置有含有钌作为活性元素的催化剂层的产氧用电极例如存在难以应用于长达多年的长期电解的课题。
[0010]本专利技术是鉴于这种现有技术所具有的问题而作出的，其课题在于，提供一种具备电导率高、且即使在电解酸性电解液的情况下催化剂成分也不易被消耗、能长时间电解的耐久性优异的催化剂层的产氧用电极。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]即，根据本专利技术，提供以下所示的产氧用电极。
[0013][1]一种产氧用电极，其具备：
[0014]由钛或钛合金形成的基材、和
[0015]配置于前述基材上且由混合金属氧化物形成的催化剂层，
[0016]前述催化剂层满足下述条件(1)和条件(2)中的至少任意者。
[0017]条件(1)：含有钌、锡和3价以上(其中，排除4价)的多价金属元素。
[0018]条件(2)：含有钌和锡，且将钌与锡的总含量作为基准，钌的含量为40摩尔％以上。
[0019][2]根据前述[1]所述的产氧用电极，其中，前述催化剂层满足前述条件(1)，
[0020]将前述催化剂层中的全部金属元素作为基准，前述催化剂层中的前述多价金属元素的含量为2～20摩尔％。
[0021][3]根据前述[1]或[2]所述的产氧用电极，其中，前述多价金属元素为选自由铋、钽、镧、铌和钼组成的组中的至少一种。
[0022][4]根据前述[1]～[3]中任一项所述的产氧用电极，其中，前述催化剂层满足前述条件(1)，
[0023]将前述催化剂层中的全部金属元素作为基准，前述催化剂层中的钌的含量为20～70摩尔％。
[0024][5]根据前述[1]～[4]中任一项所述的产氧用电极，其中，前述催化剂层还含有锰。
[0025][6]根据前述[1]～[5]中任一项所述的产氧用电极，其中，还具备配置于前述基材与前述催化剂层之间的中间层。
[0026][7]根据前述[1]～[6]中任一项所述的产氧用电极，其中，还具备配置于前述催化剂层上的阻隔层。
[0027][8]根据前述[1]～[7]中任一项所述的产氧用电极，其作为有色金属的电解采集工艺用阳极使用。
[0028]专利技术的效果
[0029]根据本专利技术，可以提供一种具备电导率高、且即使在电解酸性电解液的情况下催化剂成分也不易被消耗、能长时间电解的耐久性优异的催化剂层的产氧用电极。
附图说明
[0030]图1为示出本专利技术的产氧用电极的一实施方式的示意图。
[0031]图2为示出本专利技术的产氧用电极的另一实施方式的示意图。
[0032]图3为示出本专利技术的产氧用电极的进一步另一实施方式的示意图。
[0033]图4为示出本专利技术的产氧用电极的进一步另一实施方式的示意图。
具体实施方式
[0034]以下，对本专利技术的实施方式进行说明，但本专利技术不限定于以下的实施方式。本专利技术的产氧用电极具备：由钛或钛合金形成的基材、和配置于该基材上且由混合金属氧化物形成的催化剂层。而且，该催化剂层满足下述条件(1)和条件(2)中的至少任意者。以下，对本专利技术的产氧用电极的详细情况进行说明。
[0035]条件(1)：含有钌、锡和3价以上(其中，排除4价)的多价金属元素。
[0036]条件(2)：含有钌和锡，且将钌与锡的总含量作为基准，钌的含量为40摩尔％以上。
[0037](基材)
[0038]图1为示出本专利技术的产氧用电极的一实施方式的示意图。如图1所示，本实施方式的产氧用电极10具备：基材2、和配置于基材2上的催化剂层4。基材2由钛或钛合金形成。基
材2的整体形状没有特别限定，可以根据用途而适宜设计。作为基材的整体形状，例如可以举出板状、棒(柱)状、网状等。
[0039](催化剂层)
[0040]配置于基材2上的催化剂层4由混合金属氧化物形成(图1)。该混合金属氧化物是多种金属元素的复合氧化物，作为电解用的催化剂发挥功能。而且，催化剂层是满足下述条件(1)和条件(2)中的至少任意者的层，优选为均满足下述条件(1)和条件(2)的层。
[0041]条件(1)：含有钌、锡和3价以上(其中，排除4价)的多价金属元素。
[0042]条件(2)：含有钌和锡，且将钌与锡的总含量作为基准，钌的含量为40摩尔％以上。
[0043]催化剂层的厚度没有特别限定，可以任意设定。催化剂层的厚度例如只要设为1～10μm即可。
[0044][条件(1)][0045]催化剂层含有钌(Ru)、锡(Sn)和3价以上(其中，排除4价)的多价金属元素(以下，也简记作“多价金属元素”)。即，催化剂层是由作为活性元素的钌、作为粘结剂元素的锡、和上述多价金属元素的复合氧化物即混合金属氧化物形成的。除作为4价的金属元素的钌和锡之外，还可以通过使价数不同于这些4价的金属元素的多价金属元素共存于催化剂层，从而提高电导率，可以形成电极电位更低的产氧用电极。另外，通过含有多价金属元素，从而当在硫酸酸性等酸性条件下电解的情况下催化剂成分(特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种产氧用电极，其具备：由钛或钛合金形成的基材、和配置于所述基材上且由混合金属氧化物形成的催化剂层，所述催化剂层满足下述条件(1)和条件(2)中的至少任意者，条件(1)：含有钌、锡和3价以上的多价金属元素，其中排除4价的多价金属元素，条件(2)：含有钌和锡，且将钌与锡的总含量作为基准，钌的含量为40摩尔％以上。2.根据权利要求1所述的产氧用电极，其中，所述催化剂层满足所述条件(1)，将所述催化剂层中的全部金属元素作为基准，所述催化剂层中的所述多价金属元素的含量为2～20摩尔％。3.根据权利要求1或2所述的产氧用电极，其中，所述多价金属元素为选自由铋、钽、镧、...

【专利技术属性】
技术研发人员：古泽崇，宫川惠理，
申请(专利权)人：迪诺拉永久电极股份有限公司，
类型：发明
国别省市：