[发明专利]钛基氧化物复合涂层电极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电解质溶液电解的电极及其制造方法，尤其是一种用于处理有机废水的具有复合涂层的电极及其制造方法。

背景技术

在电化学领域电极作为阳极材料已得到广泛的应用。为了提高阳极电极的耐腐蚀性及催化活性，通常在电极基体的外表面设置特殊成分的保护涂层。目前，一种常用电极的保护涂层成分有铱、钌等混合氧化物，由于铱、钌等属于贵金属，因此包含这些贵金属成分的电极造价高，同时，在运行过程中能耗大。还有一些电极如金刚石电极、Pt电极等贵金属电极的原料成本同样很高，制造的成本也很高。另一种常用电极锡锑电极，其没有使用贵金属，成本相对较低，但其表面涂层与载体之间的结合能力差，故涂层易剥落，使用寿命短。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的一个目的是针对上述现有技术的不足，提供一种成本低、耗电量小、寿命长的钛基氧化物复合涂层电极；

本发明的另一个目的是提供一种钛基氧化物复合涂层电极制造方法。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明所述的钛基氧化物复合涂层电极，包括钛金属板载体、设置在载体表面的中间层和设置在中间层外表面活性层，其中中间层的成份为SnO₂和Sb₂O₃，摩尔比Sn∶Sb＝100∶(5-15)，表面活性层的成份为SnO₂、Sb₂O₃和CeO₂，摩尔比Sn∶Sb∶Ce＝100∶(5-15)∶(0.5-3)。

优选地，所述中间层的摩尔比Sn∶Sb＝100∶10；所述表面活性层的摩尔比Sn∶Sb∶Ce＝100∶10∶1。

本发明所述的钛基氧化物复合涂层电极的制造方法，包括如下步骤：

(1)作为载体的钛金属板的处理：打磨、清洗；

(2)酸刻蚀：将钛金属板放入8％-15％的草酸溶液中，加热溶液至沸腾，保持微沸2-3小时，接着用水冲洗杂质，然后用去离子水进一步冲洗；

(3)在钛金属板表面涂覆中间层：将摩尔浓度为SnCl₄·5H₂O∶SbCl₃＝100∶(5～15)的涂层溶液均匀涂刷于钛金属板，在100℃-135℃干燥10-20min，然后在马弗炉内500-550℃热氧化10-20min；重复以上干燥、氧化操作5-8次，直至钛金属板的颜色比较稳定；

(4)在中间层表面涂覆表面活性层，将摩尔浓度为SnCl₄·5H₂O∶SbCl₃∶Ce(NO₃)3·6H₂O＝100∶(5～15)∶(0.5-3)的涂层溶液均匀涂刷于钛金属板的中间层表面；然后将钛金属板放在烘箱内100-130℃干燥10-20min，接着放入马弗炉中500-550℃热氧化10-20min；重复以上干燥、氧化操作5-8次，直至极板的颜色比较稳定；最后将极板放入马弗炉中缓慢升温至500-550℃热解1-2小时，得金属氧化物电极。

本发明中，钛是我们选择的最佳载体，它耐腐蚀性强，重量轻，机械强度和加工性能良好，具有良好的导电性，是阳极材料的理想基体。在钛、铂、银、不锈钢、铅锡和石墨等几种载体中，钛的综合性能是最好的，因此我们选择了钛。当然也可以使用现有的其他金属或非金属材料作为载体。

(三)有益效果

本发明所述的钛基氧化物复合涂层电极的优点和积极效果是：本发明的钛基氧化物复合电极是非贵金属电极的有效利用，降低了电极原料的成本，但并未降低电极的性能，可取代贵金属电极。本发明的电极中，由于设有中间层，其使得表面活性层与载体本身的结合力大大增强，故表面活性层不易剥落，有效延长了使用寿命。

参见图1、图2。图1是本发明的钛基氧化物复合涂层电极表面形貌放大2000倍的电镜透射扫描图；图2是现有的锡锑涂层电极表面形貌放大2000倍的电镜透射扫描图。由图1可以看出，本发明的电极中由于表面活性层中含有铈元素，复合镀层与载体的结合力良好，镀层无裂纹，无脱落，表面活性层与基体的结合能力进一步加强，从而电极的使用寿命得到了进一步提高。