一种析氯过渡金属氧化物涂层电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于电极材料技术领域，公开了一种析氯过渡金属氧化物涂层电极材料及其制备方法，将钴盐和镍盐溶于含有羟基有机醇中，得到溶液A；将钛酸四丁酯溶于正丁醇、无水乙醇、冰醋酸中的一种，得到溶液B；将溶液A和溶液B进行混合，不断搅拌并滴加少量水直至获得凝胶；将凝胶涂覆在预处理后的钛基底表面，经过烘干、热氧化处理、冷却；重复上述操作多次直至凝胶均匀覆盖在钛基底表面，即获得尖晶石型NiCo2O4涂覆钛基底的涂层电极材料。本发明专利技术能够获得稳定性能好、析氯电位低、电催化性能优良的析氯阳极材料；本发明专利技术选用过渡金属为催化材料，降低了阳极材料的成本，更加有利于实际产业中推广应用。产业中推广应用。产业中推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种析氯过渡金属氧化物涂层电极材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电极材料
，具体地说，是涉及一种析氯的过渡金属氧化物涂层电极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]氯碱工业是以盐为原料生产烧碱、氯气、氢气的基础原料工业，是最基本和最重要的化学工业之一。电解氯化钠饱和水溶液制取氯气时，阳极材料有石墨电极以及钛基底材料的贵金属电极。石墨电极的耐腐蚀性比较差，且生产难度大不便加工。钛基底的贵金属材料电极价格昂贵不适用于大规模的工业生产，同时贵金属在可溶性氯化物这种恶劣环境下容易分解，最终导致催化剂降解。
[0003]在过去的几十年里，人们深入了解析氯反应的机理，从氯气选择性和材料的稳定性方面入手进行氯碱工业阳极材料的开发。例如，各种过渡金属掺杂RuO2作为CER电催化剂，具有低过电位和优异的性能，但是价格高且制备过程复杂。为了减少贵金属基催化剂的用量，人们开始只使用过渡进行析氯阳极的制备，通过调节晶体结构亦或是通过引入特定的元素已达到特定的晶体结构；如单金属尖晶石型Co3O4可以催化析氯，同时研究人员发现在制备单金属尖晶石型Co3O4的过程中加入二价异种金属离子其活性会有所提高。但是，随着氯碱工业的发展，阳极材料的应用增加，贵金属价格越来越高，各种过渡金属的加入也使得方法复杂步骤繁琐。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决氯碱工业中阳极材料对贵金属的依赖较大的技术问题，提供了一种析氯过渡金属氧化物涂层电极材料及其制备方法，通过制备尖晶石型NiCo2O4涂层并使其稳定的附着在钛金属涂层上，同时尖晶石型NiCo2O4的析氯点位和Ru
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Ti电极接近，从而实现氯碱工业中相对廉价析氯阳极的制备，大大的降低了生产成本。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现：
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种析氯过渡金属氧化物涂层电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下过程：
[0007](1)将钴盐和镍盐按照2:1的摩尔比溶于含有羟基有机醇中，得到溶液A；将钛酸四丁酯溶于正丁醇、无水乙醇、冰醋酸中的一种，得到溶液B；
[0008](2)将溶液A和溶液B进行混合，不断搅拌并滴加少量水，直至获得凝胶；
[0009](3)将凝胶涂覆在预处理后的钛基底表面，经过烘干、热氧化处理、冷却；
[0010](4)重复多次步骤(3)，直至凝胶均匀覆盖在钛基底表面，即获得尖晶石型NiCo2O4涂覆钛基底的涂层电极材料。
[0011]进一步地，步骤(1)中，所述钴盐为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、乙酸钴中的至少一种。
[0012]进一步地，步骤(1)中，所述含羟基有机醇为乙二醇、乙醇、甲醇、异丙醇中的至少一种。
[0013]优选地，步骤(1)中，所述钴盐的浓度为0.05～0.15g/mL。
[0014]进一步地，步骤(1)中，所述镍盐为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、乙酸镍中的至少一种。
[0015]优选地，步骤(1)中，所述镍盐的浓度为0.03～0.10g/mL。
[0016]优选地，步骤(1)中，所述钛酸四丁酯的浓度为0.1～0.3g/mL。
[0017]优选地，步骤(2)中，所述溶液A和溶液B的体积比为1:1～1:3。
[0018]进一步地，步骤(3)中，所述钛基底的预处理过程为：将钛网先用砂纸进行粗抛光，然后用抛光机进行细抛光，用水冲洗后放入混酸液中化学抛光，并依次用丙醇、无水乙醇、去离子水超声清洗，而后置于干燥箱中烘干，获得预处理的钛基底。
[0019]其中优选地，所述化学抛光的时间为10
‑
15min。
[0020]其中优选地，依次用丙醇、无水乙醇、去离子水超声清洗的时间分别为10
‑
30min。
[0021]其中优选地，所述混酸液由氢氟酸、硝酸和水按照1:3:5的体积比混合得到。
[0022]优选地，步骤(3)中，所述烘干温度为140
‑
180℃，烘干时间为5
‑
8h。
[0023]优选地，步骤(3)中，所述热氧化处理的温度为350
‑
500℃，时间为2
‑
5h。
[0024]优选地，步骤(4)中，重复步骤(3)10～15次。
[0025]优选地，步骤(4)中，所述凝胶在钛基底表面的总涂覆量为0.55
‑
1.8g/cm2。
[0026]根据本专利技术的一个方面，提供了一种电解水制氢硫化物电极，其特征在于，由上述制备方法得到。
[0027]本专利技术的有益效果是：
[0028]本专利技术针对传统阳极材料存在析氯电位差小、造价高等问题的不足，通过溶胶凝剂法制备NiCo2O4涂液胶体，并通过烧结的方法获得尖晶石型NiCo2O4，并使尖晶石型NiCo2O4与钛金属紧密结合，制备出NiCo2O4/Ti涂层电极材料，获得了稳定性能好、析氯电位低、电催化性能优良的析氯阳极材料；本专利技术制备的析氯电极选用过渡金属为催化材料，降低了阳极材料的成本，更加有利于实际产业中推广应用。
附图说明
[0029]图1为本专利技术提供的析氯过渡金属氧化物涂层电极材料的制备方法流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例1所制备的析氯过渡金属氧化物涂层电极的SEM图像；
[0031]图3为本专利技术实施例1所制备的析氯过渡金属氧化物涂层电极的XRD谱图；
[0032]图4为本专利技术实施例1所制备的析氯过渡金属氧化物涂层电极的Raman谱图；
[0033]图5为本专利技术实施例1所制备的析氯过渡金属氧化物涂层电极的CV扫描曲线。
具体实施方式
[0034]下面通过具体的实施例对本专利技术作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。
[0035]实施例1
[0036]如图1所示，将钛网2cm*3cm使用砂纸进行粗打磨抛光，然后使用PG
‑
2B型金相试样抛光机进行细抛光，再用水冲洗干净。放入氢氟酸、硝酸和水体积比1:3:5的混酸液中进行化学抛光10min，取出后依次用丙醇、无水乙醇、去离子水超声清洗20min，最后放入真空干燥箱烘干，得到预处理的钛金属基底。
[0037]将0.03mol硝酸钴和0.015mol硝酸镍溶于100mL乙二醇中，将0.3mol钛酸四丁酯溶于100mL正丁醇中；将上述两种溶液混合，并逐渐滴加去离子水，直至混合溶液成为凝胶状。
[0038]将凝胶涂覆在预处理好的钛基底表面，凝胶涂覆量为0.5g/cm2，在150℃的条件下烘干6h，500℃的条件下进行热氧化处理3h，之后冷却；
[0039]重复上述涂覆、烘干、热氧化处理、冷却的操作15次，可获得尖晶石型NiCo2O4涂覆钛基底的涂层电极材料。
[0040]通过对所制备的催化剂进行XRD表征图3显示了高分辨率的衍射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种析氯过渡金属氧化物涂层电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下过程：(1)将钴盐和镍盐按照2:1的摩尔比溶于含有羟基有机醇中，得到溶液A；将钛酸四丁酯溶于正丁醇、无水乙醇、冰醋酸中的一种，得到溶液B；(2)将溶液A和溶液B进行混合，不断搅拌并滴加少量水，直至获得凝胶；(3)将凝胶涂覆在预处理后的钛基底表面，经过烘干、热氧化处理、冷却；(4)重复多次步骤(3)，直至凝胶均匀覆盖在钛基底表面，即获得尖晶石型NiCo2O4涂覆钛基底的涂层电极材料。2.根据权利要求1所述的一种电解水制氢硫化物电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钴盐为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、乙酸钴中的至少一种，所述钴盐的浓度为0.05～0.15g/mL。3.根据权利要求1所述的一种电解水制氢硫化物电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述镍盐为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、乙酸镍中的至少一种，所述镍盐的浓度为0.03～0.10g/mL。4.根据权利要求1所述的一种电解水制氢硫化物电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含羟基有机醇为乙二醇、乙醇、甲醇、异丙醇中的至少一种。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，王洪朝，戚鸣，张孟麒，
申请(专利权)人：上海橙氧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：