【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极材料，尤其涉及一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料及其制备方法。
技术介绍
1、阳极材料被广泛应用于涉及能源、环境和资源的实际应用领域。在可降解塑料原料生产、固体氧化物燃料电池、水处理、铜、铝箔生产、海水淡化、电解等领域已经展开了大量的应用。因此阳极产业近年来成为了炙手可热的新能源材料和环保材料上游产业。但是，虽然作为能源材料和环境材料的上游企业，阳极材料的生产过程却并不环保。一方面，传统铅基阳极材料由于铅的使用导致阳极材料在生产、加工、运输等环节有可能造成铅污染，对于环境和人体健康带来极大危害。另一方面，由于阳极材料的主要贡献在于阳极表面的贵金属，因此大量贵金属的使用不可避免的造成了产品成本大幅增加以及贵金属大量消耗。随着2020年贵金属价格波动，近年来，铱的市场价格维持在一千元人民币每克以上的价格，钌的价格也持续在五百元每克波动。阳极材料的价格形成了由贵金属价格波动引起的高位状态。
2、令人欣喜的是，随着材料技术的开发，钛基阳极产品的出现和大量使用使铅基阳极可能对环境造成的危害消弭于无形。将钛基阳极材料按照使用机理进行分类，析氯型阳极主要指阳极工况产生或伴随cl存在的使用环境；析氧型阳极主要指阳极工况产生或伴随o存在的使用环境。上述两种类型的钛基阳极材料均在各自领域实现了材料替代。虽然已有阳极材料贵金属的回收技术文件，但是，在基体材料替代的过程中，贵金属的使用量仍然难以降低或实现阳极材料成本的有效控制。贵金属作为阳极材料中的耗材，如何有效降低贵金属使用量是目前控制钛基阳极材料资源消耗和降低成本的最有效
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术通过采用金属氧化物和还原态金属半导体材料(pt、vo2)替代部分贵金属(ir、ru)制备阳极材料，在不影响阳极材料的使用寿命和工作效率的同时有效减少贵金属用量，实现了低成本析氯型阳极材料的制备。
2、一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、对纯钛基材表面进行喷砂处理；
4、s2、将所述喷砂处理的基材浸没于浓盐酸溶液中，浸泡结束后取出，用水冲洗基材表面后干燥；
5、s3、将所述s2得到的基材浸没于草酸溶液中，煮沸条件下浸泡，浸泡结束后取出，用水冲洗基材表面，干燥；
6、s4、将铂的饱和盐溶液、浓盐酸、钛酸四丁酯、正丁醇、异丙醇按比例混合均匀，得到第一混合溶液；
7、s5、将三氯化钌饱和溶液、浓盐酸、钛酸四丁酯、正丁醇、异丙醇按比例混合均匀，得到第二混合溶液；
8、s6、将所述贵金属按比例混合并充分搅拌后加入二氧化钒质，再次混合均匀后得到第三混合溶液；
9、s7、采用所述第一混合溶液刷涂所述s3得到的金属基材1～3次后烘干，然后在氮气气氛中烧结，重复以上步骤3～7次，得中间品；
10、s8、采用所述第三混合溶液刷涂所述中间品10～15次，每次刷涂后需要进行烘干后烧结，即得低成本钛基钌铱涂层阳极材料。
11、进一步地，所述s1中纯钛基材为任意规格和任意加工形成获得的贵金属承载物。优选的，所述纯钛基材为任意规格和任意加工形成获得的板、网、带、丝、管中的一种或几种。
12、进一步地，所述s1中浸泡温度为50℃～100℃，浸泡时间为20～40min。
13、优选的，所述s1中浸泡温度为80℃～100℃。
14、进一步地，所述s2中草酸溶液的浓度为15wt％。
15、进一步地，所述s2中浸泡时间为20～40min。
16、优选的，所述s2中浸泡时间为30～40min。
17、进一步地，所述s3中浸泡时间为30～120min。
18、优选的，所述s3中浸泡时间为50～80min。
19、进一步地，所述s4中铂的饱和盐溶液为铂的氯盐饱和溶液、铂的氯酸盐饱和溶液中的一种或两种。
20、进一步地，所述s4中铂的饱和盐溶液、浓盐酸、钛酸四丁酯、正丁醇、异丙醇的体积比为1：(2～6)：(2～6)：(18～40)：(20～35)。
21、优选的，所述s4中铂的饱和盐溶液、浓盐酸、钛酸四丁酯、正丁醇、异丙醇的体积比为1：(3～5)：(2～4)：(18～35)：(22～28)。
22、进一步地，所述s5中三氯化钌饱和溶液、浓盐酸、钛酸四丁酯、正丁醇、异丙醇的体积比为1：(2～8)：(2～10)：(10～65)：(15～40)。
23、优选的，所述s5中三氯化钌饱和溶液、浓盐酸、钛酸四丁酯、正丁醇、异丙醇的体积比为1：(2～5)：(2～8)：(18～35)：(20～38)。
24、进一步地，所述s6中第三混合溶液中ir的含量为理论用量的0.4～0.8倍。
25、优选的，所述s6中第三混合溶液中ir的含量为理论用量的0.5～0.7倍。
26、进一步地，所述s6中贵金属的体积比为(4～8)：(2～6)。
27、优选的，所述s6中贵金属的体积比为(6～8)：(2～4)。
28、进一步地，所述s6中二氧化钒质的添加量为贵金属总重量的0～5wt％。
29、进一步地，所述s7中烘干温度为100℃～150℃，烘干时间为1～10min，烧结温度为350℃～450℃，烧结保温时间为5～30min。
30、优选的，所述s7中烘干温度为110℃～130℃，烘干时间为2～5min，烧结温度为380℃～420℃，烧结保温时间为8～15min。
31、进一步地，所述s8中烘干温度为100℃～140℃，烘干时间为1min，烧结温度为350℃～450℃，烧结保温时间为5～30min，最后一次烧结在氮气气氛中进行，烧结温度为420℃～460℃，烧结保温时间为10～30min。
32、优选的，所述s8中烘干温度为120℃～140℃，最后一次烧结在氮气气氛中进行，烧结温度为430℃～450℃，烧结保温时间为11～19min。
33、本专利技术的另一个目的是提供一种根据上述方法制备而成的低成本钛基钌铱涂层阳极材料。
34、铂是一种成本相对低廉的金属材料(0.5倍ru，0.17倍ir)，同时其氧化物具有良好的金属导体特性，具有与钌铱相似的金属阳极材料特性。二氧化钒(vo2，m，p2/1c)是一种半导体材料，在室温范围能够产生金属半导体相变，具有良好的催化特性。本专利技术通过廉价贵金属进行消耗保护的同时，阳极材料中铂、钌、铱能够结合形成共位氧化物，同时三种贵金属通过原子限位造成半导体金属氧化物保持金属相特征，通过廉价金属替代以及半导体金属氧化物掺杂的策略有效降低了析氯型金属阳极表面贵金属用量。采用本专利技术所述方法后，能够在有效降低钌铱金属使用量30％以上的同时保持阳极使用状态不发生改变。本专利技术在对金属基材前处理和表面进行活化造孔，以刷涂方式将廉价金属作为阳极的消耗保护层首先涂覆于基材表面，再通过含有半导体金属氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述S4中铂的饱和盐溶液为铂的氯盐饱和溶液、铂的氯酸盐饱和溶液中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述S4中铂的饱和盐溶液、浓盐酸、钛酸四丁酯、正丁醇、异丙醇的体积比为1：(2～6)：(2～6)：(18～40)：(20～35)。
4.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述S5中三氯化钌饱和溶液、浓盐酸、钛酸四丁酯、正丁醇、异丙醇的体积比为1：(2～8)：(2～10)：(10～65)：(15～40)。
5.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述S6中第三混合溶液中Ir的含量为理论用量的0.4～0.8倍。
6.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述S6中贵金属的体积比为(4～8)：(2～6)。>
7.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述S6中二氧化钒质)的添加量为贵金属总重量的0～5wt％。
8.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述S7中烘干温度为100℃～150℃，烘干时间为1～10min，烧结温度为350℃～450℃，烧结保温时间为5～30min。
9.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述S8中烘干温度为100℃～140℃，烘干时间为1min，烧结温度为350℃～450℃，烧结保温时间为5～30min，最后一次烧结在氮气气氛中进行，烧结温度为420℃～460℃，烧结保温时间为10～30min。
10.一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述方法制备而成。
...【技术特征摘要】
1.一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述s4中铂的饱和盐溶液为铂的氯盐饱和溶液、铂的氯酸盐饱和溶液中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述s4中铂的饱和盐溶液、浓盐酸、钛酸四丁酯、正丁醇、异丙醇的体积比为1：(2～6)：(2～6)：(18～40)：(20～35)。
4.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述s5中三氯化钌饱和溶液、浓盐酸、钛酸四丁酯、正丁醇、异丙醇的体积比为1：(2～8)：(2～10)：(10～65)：(15～40)。
5.根据权利要求1所述的一种低成本钛基钌铱涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，所述s6中第三混合溶液中ir的含量为理论用量的0.4～0.8倍。
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：许家浩，
申请(专利权)人：宝鸡市亿海鑫金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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