[发明专利]电极

说明书

本申请是申请号为200480026410.8的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日为2004年10月6日，发明名称为“电极”。

本发明涉及一种电极，该电极的制备方法及其应用。

发明背景

目前，涂覆有氧化钛，氧化铱和氧化钌的电极在电解槽中被商业化的使用。这种电极可以根据EP 715002 B1公开的方法进行制备，其中包含混合金属氧化物的前体的无水溶剂沉积在基板上形成电催化氧化物涂层。但是，这种方法制备的电极活性相当低，这导致欧姆损耗，和电解槽中高的槽电压，这使得增加了电能损耗。这种传统电极另一个问题是相对较短的使用寿命。本发明意为解决这些问题。

本发明

本发明涉及一种制备电极的方法，包括提供电极基板，在所述电极基板上沉积第一种包含有阀金属氧化物和至少两种铂族金属氧化物的前体的基本上为水性的涂层溶液，处理该第一种涂层溶液以在该电极基板上提供第一金属氧化物涂层；在所述的第一涂层上沉积第二种包含阀金属氧化物和至少一种铂族金属氧化物的前体的基本上为有机的涂层溶液，其中至少一种前体是有机形式的，处理所述的第二种涂层溶液以在该第一涂层上提供第二金属氧化物涂层。

电极基板可以是任何阀金属或表面是阀金属的基板，比如钛、钽、锆、铌、钨和硅或其合金，优选钛。阀金属已知作为成膜金属，当阀金属作为电极连接在电解槽中，涂覆的电极开始工作时，阀金属具有迅速形成钝化氧化物膜以保护下面的金属不被电解质腐蚀的性质。基板可以是任何适合的形状，比如杆状、管状、编织的丝网状，穿孔或不穿孔的板状、百叶窗状、或网状，例如板网(expanded mesh)。也可以使用包覆在导电金属芯或基板上的钛或其他阀金属。优选的，电极基板进行穿孔或具有网孔直径约为1-10，更优选约为2-5mm的网状。优选的，使用化学方式，如酸腐蚀的腐蚀，或机械方式，如或喷砂，如通过喷氧化铝砂，以对电极基板进行粗糙化。优选的，基板表面具有约为2-12，更优选的约为3-6，最优选的约为4-5μm的粗糙度R_a，该粗糙度采用SURFTEST 212型表面粗糙度检测仪(Mitutoyo，日本)测得。基板表面粗糙化后，通过在含氧气氛中高温加热基板表面进行热氧化约1-3小时。优选的该处理温度约为350-600，更优选的温度约为400-500℃。

优选的，溶于第一涂层溶液中的铂族金属氧化物的前体包括铂、铱、钯、铑、锇和钌的至少两种水溶性化合物，更优选为钌和铱、钯、铂、铑和锇的至少一种的，最优选为钌和铱的。适合的前体包括如RuCl₃，H₂RuCl₆，IrCl₃，及其混合物。优选的，前体在酸化的水溶液中也是可溶的。适合的阀金属氧化物前体包括铝、锆、铋、钨、铌、钛、硅和钽的水溶性化合物，优选钛，例如TiCl₄。

优选的，第一涂层溶液适当的通过盐酸和/或其他无机酸进行酸化到pH值约为0-5，更优选约为0-2。

适合的，在基本上为水性的涂层溶液的溶剂中含有至少约70，优选至少约90，最优选至少约95体积百分比的水。

适合的，通过在电极基板上施用溶液的方式将第一涂层溶液沉积在基板上，优选的，直到第一层全部装载量约为0.5-10，更优选的约为1-6，和最优选的约为1.5-3g金属/m²。沉积涂层溶液的工艺可以重复进行以获得具有期望金属氧化物含量的较厚层。在每次重复后，在约为20-70，优选约为20-50℃的温度下对涂层进行空气干燥是理想的。干燥可以进行约为10-20分钟。然后，可以在约为300-600，优选约为450-500℃对涂层溶液进行热处理适当的约10-30分钟以将前体转变为它们相应的金属氧化物。

适合的，第二涂层溶液中的铂族氧化物的前体包括有机化合物，例如钌、锇、铑、铱、钯和铂的有机盐和酸，及其混合物，优选钌和可选的铱、钯、铑、和锇的至少一种，最优选为钌和铱。适合的阀金属氧化物前体可以包括有机化合物，例如其有机盐和酸包括铝、锆、铋、钨、铌、钛、硅和钽水溶性化合物，优选钛。然而，至少一种前体化合物以有机物形式存在是足够的，也就是包括如有机金属盐或酸的有机化合物，例如烃氧基钛、钛酸四丁酯、和/或钛酸四戊酯。

已发现，当在基本上为有机的涂层溶液中含有至少一种以有机形式存在的前体的用于提供第二或最外涂层的有机涂层溶液沉积在第一涂层上时，会提高电极活性。

适合的，在基本上为有机的涂层溶液的溶剂中含有至少约70，更优选至少约90，最优选至少约95体积百分比的有机溶剂。