具有制造技术

本发明专利技术涉及一种具有

【技术实现步骤摘要】
具有CeO2·
TiO2固溶体的钛电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电化学
，尤其涉及一种具有
CeO2·
TiO2固溶体的钛电极及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]金属氧化物涂层钛电极是将金属氧化物作为涂层覆盖在钛电极表面的一种电极结构，金属氧化物涂层可以提供额外的功能和改善电极的性能，金属氧化物涂层可以提高涂层钛电极的催化性能和稳定性，常见的金属氧化物涂层包括二氧化锡
(SnO2)、
氧化铝
(Al2O3)
等，这些金属氧化物涂层具有很好的导电性
、
耐腐蚀性和催化活性，它们可以增加电极与反应物之间的接触面积，提高反应速率和效率，同时金属氧化物涂层还可以提供保护层，防止钛电极受到环境的腐蚀，金属氧化物涂层钛电极在许多领域有广泛应用
。
[0003]IrO2·
Ta2O5涂层是现有技术中钛电极涂层中催化活性较高且稳定性较好的涂层之一，其在酸性条件下具有很好的析氧电催化活性，被广泛应用于冶金
、
废水处理
、
和电解水等行业
。
但由于
IrO2·
Ta2O5涂层具有价格昂贵等缺陷，业内进行了更深入的研究以好的取代钽，并降低铱的含量，现有技术
CN1908237A
中便公开了一种高铈含量的铱涂层钛阳极，用铈替代钽从而得到
IrO2·
CeO2涂层钛电极，并具有良好的析氧活性，但依靠对比文件中的制备方法所得到的单纯具有
IrO2·
CeO2涂层钛电极的析氧活性仍然较差
(
参阅表1至表
5)
，为保证其具有较高的析氧活性，还需要加入
SnO2，但即使
SnO2的加入仍然不能有效提高
Ir
涂层钛电极的析氧活性，最低的析氧电位仅能达到
1.39V
，析氧活性仍然较差，同时还存在着制备过程复杂，成本较高等缺陷
。
因此，开发出一种具有高析氧活性
、
成本较低
、
制备方法简单且贵金属含量较低的金属氧化物涂层钛电极非常重要
。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中
IrO2·
CeO2涂层钛电极的析氧活性低，且制备方法复杂
、
成本较高等技术问题，本专利技术提出了一种具有
CeO2·
TiO2固溶体的钛电极及其制备方法和应用
。
[0005]本专利技术采用的技术方案是，一种具有
CeO2·
TiO2固溶体的钛电极的制备方法，包括以下步骤：
1)
对钛基材预处理，获得表面粗糙的钛基材；
2)
将柠檬酸
、
氯铱酸和可溶性铈盐溶于水中，得到前驱体溶液，将前驱体溶液和步骤
(1)
中处理好的钛基材水热处理，获得钛电极；
3)
将步骤
(2)
中水热处理后的钛电极进行烧结，获得具有
CeO2·
TiO2固溶体的
IrO2·
CeO2涂层钛电极
。
[0006]进一步地，所述步骤
(1)
中对钛基材预处理包括：对钛基材依次进行喷砂打磨
、
除油
、
酸蚀刻，洗净后置于乙醇中保存
。
[0007]进一步地，所述除油过程包括先用丙酮超声清洗
、
然后用
10
％
NaOH
溶液在
80℃
清洗
1h
；所述酸蚀刻过程包括用
10
％草酸在
95℃
浸泡
2h。
[0008]优选地，所述步骤
(2)
中，得到钛电极的铱含量为
10
～
20g/m2。
[0009]优选地，所述步骤
(2)
中，柠檬酸的浓度为
0.5
～
2.0mol/L
，前驱体溶液中
Ir/Ce
的
固溶体新晶相，
CeO2·
TiO2固溶体具有界面协同效应，使
CeO2的氧化还原能力与
TiO2的催化特性相结合，提供更丰富的活性位点和更高的反应活性，同时界面上存在较多缺陷位点，提供额外的催化活性位点，有助于催化反应的进行，
CeO2和
TiO2在固溶体中的电子传导性能相辅相成，可以加速电子传输和电子调控过程，有利于析氧反应的进行，从而获得高催化活性
IrO2·
CeO2钛电极
。
同时，该制备方法操作简单
、
产品成本低，具有可观的经济效益，满足大规模商业化应用需求
。
[0025]以下就制备方法给出不同的实施例进行具体说明
。
[0026]实施例1：
[0027]步骤
(1)
：首先，对钛基材进行喷砂打磨
、
去离子水清洗；其次，用丙酮超声清洗
、
然后用
10
％
NaOH
溶液在
80℃
清洗
1h
对钛基材进行除油；最后，用
10
％草酸在
95℃
浸泡
2h
对钛基材进行酸蚀刻；洗净后置于乙醇中保存；
[0028]步骤
(2)
：配制
0.5mol/L
柠檬酸，
Ir/Ce
的摩尔比为
8/2、
金属溶液总浓度为
0.05mol/L
的前驱体溶液，将前驱体溶液和实施例1步骤
(1)
中处理好的钛基材转移至聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中进行水热处理，以
160℃
的恒温条件下加热
1h
，获得钛电极；
[0029]步骤
(3)
：将实施例1步骤
(2)
中水热处理后的钛电极置于马弗炉中，在
400℃
条件下处理
1h
，最终获得具有
CeO2·
TiO2固溶体的
IrO2·
CeO2涂层钛电极
。
[0030]实施例2[0031]步骤
(1)
：首先，对钛基材进行喷砂打磨
、
去离子水清洗；其次，用丙酮超声清洗
、
然后用
10
％
NaOH
溶液在
80℃
清洗
1h
对钛基材进行除油；最后，用
10
％草酸在
95℃
浸泡
2h
对钛基材进行酸蚀刻；洗净后置于乙醇中保存；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有
CeO2·
TiO2固溶体的钛电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
对钛基材预处理，获得表面粗糙的钛基材；
2)
将柠檬酸
、
氯铱酸和可溶性铈盐溶于水中，得到前驱体溶液，将前驱体溶液和步骤
(1)
中处理好的钛基材水热处理，获得钛电极；
3)
将步骤
(2)
中水热处理后的钛电极进行烧结，获得具有
CeO2·
TiO2固溶体的
IrO2·
CeO2涂层钛电极
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中对钛基材预处理包括：对钛基材依次进行喷砂打磨
、
除油
、
酸蚀刻，洗净后置于乙醇中保存
。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述除油过程包括先用丙酮超声清洗
、
然后用
10
％
NaOH
溶液在
80℃
清洗
1h
；所述酸蚀刻过程包括用
10
％草酸在
95℃
浸泡
2h。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许轩，王景毅，张军，刘宝仓，荆鹏，菅青娥，白涛，杨益宁，
申请(专利权)人：内蒙古大学内蒙古广禾元纳米高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：