[发明专利]一种聚苯胺包覆Al基Pb-WC复合阳极及其制备方法

说明书

技术领域：

    本发明涉及一种用电化学方法在Al基Pb-WC复合阳极表面形成聚苯胺包覆膜，以制备得到新型的电积有色金属用阳极材料及其方法，属于电解沉积有色冶金的新型惰性阳极领域。

背景技术：

    在湿法冶金提取金属(如: 钴、锰、镍、锌、铜等)的过程中，阳极材料对产品的品质和能耗都起着关键的作用。目前电沉积提取钴所用阳极材料研究主要集中在铅和铅基合金阳极、石墨阳极、和钛基型稳阳极（DSA）。铅和铅基合金由于价格便宜、易成型加工和自我修复能力强等优点，得到了较广泛的应用。其不足之处表现在：机械强度低、导电性较差、耐蚀性差、使用寿命短等方面，同时，溶解的铅离子还易于污染阴极产物，降低产品品级。针对这些问题国内外科技工作者开发了一系列二元或三元铅基合金，如Pb-Ag-Ca、Pb-Ca-Sn、Pb-Ca-Sr-Ag-Sr等，这些合金虽然在耐蚀性和降低槽电压等方面有所改善，但对于铅基合金的固有缺点（析氧过电位高、机械强度低、铅溶解污染阴极产物）难以彻底根除。石墨阳极会导致阴极钴产品的碳含量波动，使钴产品的品质不高，而且，石墨阳极使用寿命较短,每隔一个多月左右就必须更换,不仅操作麻烦,也不经济。为了避免铅基合金阳极和石墨阳极对阴极产物的污染问题，科技工作者又开发了钛基型稳阳极（DSA），如：Ti/β-PbO₂、Ti/SnO₂+Sb₂O₃+MnO₂/PbO₂、Ti/SnO₂/PbO₂、Ti/SnO₂+Sb₂O₃/PbO₂等。该方法虽然能解决产品被阳极成份污染，提高电积产品的质量问题，但钛基电极易钝化，导致导电性能降低，而且价格昂贵，使其大规模生产和使用受到限制。最近，科技工作者又开发了以铝为基底材料复合电镀一系列镀层的梯度阳极材料，例如：Al基α-PbO₂-TiO₂+β -PbO₂-MnO₂；Al基Pb-PbO₂-TiB₂-CeO₂-PAN；Al基Pb-WC-CeO2；，Al基Pb-ZrO2-CeO2；等有色金属电积用阳极材料。

聚苯胺以其良好的热稳定性,化学稳定性和电化学可逆性,原料易得, 合成方法简便, 还有独特的掺杂现象等特性, 成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一。以其为基础材料, 目前正在开发许多新技术, 例如全塑金属防腐技术、船舶防污技术、电磁屏蔽技术、电极材料和隐身技术等。研究还发现以聚苯胺制备的阳极在电积有色金属实验中还发现聚苯胺具有良好的抗腐蚀性、催化活性。

 

发明内容：

本发明目的在于提供一种制备聚苯胺薄膜包覆Al基Pb-WC复合阳极材料及其制备方法,为湿法电解沉积有色金属提供一种催化活性高并且具有良好抗腐性能的复合阳极材料。

本发明的技术方案是Al基Pb-WC复合阳极材料表面包覆聚苯胺薄膜，薄膜厚度为0.01μm～20μm。用恒电位法在Al基Pb-WC复合阳极表面生成聚苯胺包覆膜，制备聚苯胺薄膜包覆Al基Pb-WC复合阳极。具体制备步骤经过如下：

（1）将Al基Pb-WC复合材料制成2cm×3cm×0.5cm片状的工作电极，用长宽高均大于Al基Pb-WC复合材料的不锈钢片做辅助电极，饱和甘汞电极(SCE)作参比电极，组成电聚合聚苯胺的设备；

（2）将步骤（1）中的工作电极分别先用去离子水淋洗３～５次，然后在丙酮中浸泡2～５min，取出电极，再用温度为80℃～90℃的热水洗涤1～3次，然后用去离子水淋洗1～3次后吹干；

（3）在常温条件下，将步骤(2)得到的清洗过后的电聚合设备放入电解槽中，再电解槽中加入复合酸PH值为1～1.8，然后加入苯胺单体使电解槽中苯胺单体的浓度为0.1～0.5mol/L，调节工作电极现对于参比电极电压到区间：0.6～0.8V，电聚合反应时间３～12min后，将制得的聚苯胺薄膜包覆的复合电极用去离子水淋洗3～5次，然后在用乙醇中淋洗3～5次，在45℃的真空条件下干燥，即得到阳极材料呈墨绿色的聚苯胺薄膜包覆的复合电极。

所述丙酮、乙醇和苯胺单体均为普通市售。