一种氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极及其制备方法，电极包括钛基体、氧化铋改性层以及铱锡氧化物活性层，氧化铋改性层设置于钛基体的表面，铱锡氧化物活性层设置于氧化铋改性层的外表面，所述氧化铋改性层为α

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极及其制备方法


[0001]本专利技术属于电化学工业
，具体涉及一种氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属氧化物电极作为不溶性电极的代表，具有良好的电催化活性和稳定性，已经在水处理、电镀、湿法冶金、氯碱工业等方面得到了广泛的应用，是现有技术中较为理想的电极材料。
[0003]其中，铱锡氧化物电极是一种钛基表面涂覆铱锡氧化物的不溶性电极，具有电催化活性高和化学稳定性高等优点，在电镀、电解和金属回收等领域具有较大应用价值，受到学术界和工业界的广泛关注。一般铱锡氧化物涂层是直接施涂在钛基体上，但钛基体极易被空气、水等氧化，在表面形成一层致密稳定的氧化膜，即钝化膜，使得铱锡氧化物电极导电性变差，进而在实际应用中会发生电极失效现象，大大降低了其使用寿命。
[0004]现有技术中为延长铱锡氧化物电极的使用寿命，一般在钛基表面施镀(涂)Pt层、SnO2‑
Sb2O3层等。但Pt层、SnO2‑
Sb2O3层等防钝化层的电极稳定性较差，其电极寿命仍有明显不足。
[0005]中国专利CN111996515A公开了一种铱锡氧化物梯度复合涂层及其制备方法，由纯钛基体、连接层、过渡层和催化层组成；连接层化学组成为Ir
x
Sn
0.9
‑
x
Ti
0.1
O2，其中0＜ x≤0 .1，厚度为1～3μm；过渡层化学组成为Ir
y Sn1‑
y O2，其中0.1＜y≤0 .2，厚度为1～4μm；催化层化学组成为Ir
z
Sn1‑
z
O2，其中0.2＜z≤ 0.4，厚度为8～15μm；该专利中复合涂层中包括钛基体、连接层、过渡层和催化层，制备过程复杂，其将铱锡氧化物直接涂覆在钛基体上，仍存在与基体结合力弱的弊端，电化学活性和稳定性仍不理想。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极，具有优异的电化学活性的稳定性，使用寿命长。
[0007]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极，包括钛基体、氧化铋改性层以及铱锡氧化物活性层；氧化铋改性层设置于钛基体的表面，铱锡氧化物活性层设置于氧化铋改性层的外表面；所述氧化铋改性层为α
‑
Bi2O3、β
‑
Bi2O3。
[0008]优选的，所述α
‑
Bi2O3的粒径为1
‑
5μm，所述β
‑
Bi2O
3 的粒径为5~10μm。
[0009]优选的，所述α
‑
Bi2O3、β
‑
Bi2O3的摩尔比为1~2:2~5。
[0010]优选的，所述铱锡氧化物活性层中铱、锡的摩尔比为1~2:3~4。
[0011]优选的，所述氧化铋改性层的厚度为1~3μm，所述铱锡氧化物活性层的厚度为4~10μm。
[0012]本专利技术的另一目的是提供一种氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极的制备方法，
包括以下步骤：（1）预处理钛基体；（2）采用磁控溅射方式在钛基体表面形成氧化铋改性层；（3）将铱锡氧化物活性层涂液均匀涂覆在氧化铋改性层的外表面，得到铱锡氧化物活性层。
[0013]优选的，预处理钛基体的步骤包括：a.采用丙酮对钛基体进行反复清洗，用去离子水冲洗；b.然后将钛基体置于煮沸的质量分数为10%的草酸水溶液中进行酸洗，除去钛基体表面的钝化膜，得到均匀的粗糙表面；c.最后将钛基体依次置于去离子水和无水乙醇中反复清洗，并干燥后备用。
[0014]优选的，所述氧化铋改性层制备方法为：将步骤（1）经预处理的钛基体在功率100W、真空度1~2Mpa，氩气压强为1~10Pa的条件下，磁控溅射沉积5~20min。
[0015]优选的，所述铱锡氧化物活性层涂液为由铱前驱体、锡前驱体在无水乙醇和正丁醇为溶剂的条件下混合而成；其中，铱前驱体为三氯化铱或氯铱酸，锡前驱体为氯化锡、氯化亚锡或醋酸锡。
[0016]优选的，所述铱锡氧化物活性层制备方法为：将铱锡氧化物活性层涂液均匀涂覆在氧化铋改性层的外表面，烘干后进行烧结，后取出冷却至室温，重复涂刷、烘干、烧结、冷却步骤，直到铱锡氧化物活性层涂液刷涂完毕。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：氧化铋具有良好的导电性，将其作为氧化铋改性层置于钛基体与锡氧化物涂层之间，能避免钛基体在烧结过程中形成钝化膜，进而提高铱锡氧化物涂层的电化学活性，同时改善了铱锡氧化物涂层电极的稳定性，使用寿命得到明显提高。另外，氧化铋采用微米α
‑
Bi2O3、微米β
‑
Bi2O3晶体颗粒，使得氧化铋改性层中氧化铋分布更均匀，有利于提高电极涂层间的结合力，进一步提高铱锡氧化物涂层的电化学活性，且由于两种不同晶体颗粒对氧气亲和力的差异而形成的协同效应大大提高了析氧活性。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例1与对比例1
‑
3所制备的电极的循环伏安曲线。
[0019]其中：1为对比例1所制备的电极，2为对比例2所制备的电极，3为对比例3所制备的电极，4为实施例1所制备的电极。
实施方式
[0020]以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。
实施例1
[0021]一种氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极的制备方法，包括以下步骤：（1）预处理钛基体；a.采用丙酮对钛基体进行反复清洗，用去离子水冲洗；b.然后将钛基体置于煮沸的质量分数为10%的草酸水溶液中进行酸洗1.5h，除去
钛基体表面的钝化膜，得到均匀的粗糙表面；c.最后将钛基体依次置于去离子水和无水乙醇中反复清洗3遍，并干燥后备用。
[0022]（2）将经预处理后的钛基体在功率100 W、真空度1Mpa，氩气压强为5Pa的条件下，磁控溅射沉积10min，得到厚度1μm的氧化铋改性层，其中α
‑
Bi2O3、β
‑
Bi2O3的摩尔比为1:2，α
‑
Bi2O3的平均粒径为3μm，β
‑
Bi2O3的平均粒径为5μm。
[0023]（3）将铱锡氧化物活性层涂液均匀涂覆在氧化铋改性层的外表面，在120℃烘12min，再在480℃烧结12min，后取出冷却至室温，重复涂刷、烘干、烧结、冷却步骤，最后一次烧结的温度为500℃，时间为1.5h，直到铱锡氧化物活性层涂液刷涂完毕，得到铱锡氧化物活性层，其中铱锡氧化物活性层涂液制备方法如下：按照以铱、锡摩尔比为2：3称取三氯化铱、氯化锡，将三氯化铱、氯化锡溶于体积比1:1的无水乙醇和正丁醇混合溶剂中，得到总金属摩尔浓度为0.2mol/L的涂液。
实施例2
[0024]一种氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极的制备方法，包括以下步骤：（1）预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极，其特征在于：包括钛基体、氧化铋改性层以及铱锡氧化物活性层；氧化铋改性层设置于钛基体的表面，铱锡氧化物活性层设置于氧化铋改性层的外表面；所述氧化铋改性层为α
‑
Bi2O3、β
‑
Bi2O3。2.根据权利要求1所述的氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极，其特征在于：所述α
‑
Bi2O3的平均粒径为1
‑
5μm，所述β
‑
Bi2O
3 的平均粒径为5~10μm。3.根据权利要求1所述的氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极，其特征在于：所述α
‑
Bi2O3、β
‑
Bi2O3的摩尔比为1~2:2~5。4.根据权利要求1所述的氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极，其特征在于：铱锡氧化物活性层中铱、锡的摩尔比为1~2:3~4。5.根据权利要求1所述的氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极，其特征在于：所述氧化铋改性层的厚度为1~3μm，所述铱锡氧化物活性层的厚度为4~10μm。6.一种根据权利要求1
‑
5任一所述的氧化铋改性铱锡氧化物活性涂层电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）预处理钛基体；（2）采用磁控溅射方式在钛基体表面形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，程华月，刘斌，吴铂远，申小林，吴珂，
申请(专利权)人：江阴市莹珂新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：