[发明专利]一种粉末固化法制备金属氧化物电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备金属氧化物电极的方法，特别涉及一种粉末固化法制备金属氧化物电极的方法。

背景技术

电化学处理技术作为一种新颖的物化处理技术，受到越来越多科研工作者的关注与重视。电化学水处理技术的核心在于其所使用的水处理电极，主要是指所用阳极。用于废水处理的阳极，由于使用环境较苛刻的特点，因此，阳极应该具有以下几方面良好的性能：(1)真实表面积大；(2)电极导电性高，以便降低能耗，减少成本；(3)电催化活性高，选择性好，氧过电位高，析氧副反应小；(4)机械及化学稳定性高；(5)电极材料便宜易得。

由于传统电极的缺陷，目前研究及应用较多的电极为金属氧化物阳极，又称形稳阳极DSA(Dimensionally Stable Anode)，由H.B.Beer发明，于1968年由意大利De Nora公司首先实现工业化生产。形稳阳极一般由金属基体、中间惰性涂层及表面活性涂层组成。金属基体起支撑骨架与导电作用，目前常用的金属基体为钛金属；中间惰性涂层一般是为了提高形稳阳极稳定性而添加的涂层，能够有效阻止电解液及活性氧向基体方向的迁移；表面活性涂层则是参加阳极电化学反应的主要部分，起到电化学催化与导电作用。形稳阳极的问世，解决了传统电极所存在的物理化学性质不稳定以及易溶解等缺点。

自20世纪80、90年代以来，国内外关于以钛金属为基体的金属氧化物涂层电极报导文献很多，主要包括：Sb-SnO₂、PbO₂、RuO₂、IrO₂、Ta₂O₅及Nb₂O₅，其中钛基体锑掺杂二氧化锡电极因为其较为优异的催化性能及易于改性掺杂等特点而受到较多的关注与研究，并得到一定程度的应用。

目前文献及专利报道的钛基体锑掺杂二氧化锡电极制备方法主要有：刷涂热分解法(稀有金属与硬质合金,2005,33(3):46)、旋转刷涂方法(Chinese Chemical Letters,2011,22:354)、电沉积法(Materials Letters,2007,61:4920)、喷雾热解法(Journal of Applied Electrochemistry,1996,26:83)、超声喷雾热解法(Electrochemical and Solid-State Letters,2008,11(5):J37)、水热法(Chinese Chemical Letters,2007,18:997)及梯度功能法(功能材料，2001，32：431)等。

钛基体Sb掺杂SnO₂电极的性能与寿命有赖于其制备的方法。目前的制备方法依然以涂覆热分解法为主，新的制备方法与工艺虽有提出，但是并没有得到足够的重视与发展。因此新的制备方法与技术将是未来钛基体Sb掺杂SnO₂电极发展的一个重要方向(化工进展，2013,32(S1)：145)。而现有的金属氧化物阳极不能很好的解决高温热分解过程中所产生的金属氧化物表层裂纹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末固化法制备金属氧化物电极的方法，该方法能够避免高温热分解过程中金属氧化物表层裂纹的产生。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

1)将Sn盐和Sb盐加入乙醇中并调整pH值至1～3，混合均匀后得到混合溶液；将混合溶液加入到水热反应罐体中于145～200℃反应12～72小时，反应结束后收集水热反应罐体内的固体并进行干燥，接着将干燥后的固体置于马弗炉中，以1～5℃/分钟的升温方式从室温升温至400～550℃，保温使Sn盐和Sb盐发生氧化，最后冷却并研磨过筛，得到锑掺杂二氧化锡粉末；其中，Sn盐中含有的Sn和Sb盐中含有的Sb的摩尔比为(5:1)～(15:1)；

2)将锑掺杂二氧化锡粉末、固化胶及导电剂按照(1～10)：1：(0～1)的质量比混合均匀，并用有机溶剂调节黏度，得到具有流动性的含锑掺杂二氧化锡粉末的刷涂液体；

3)在草酸刻蚀过的钛基体表面均匀的刷涂含锑掺杂二氧化锡粉末的刷涂液体，然后将含锑掺杂二氧化锡粉末的刷涂液体中的有机溶剂挥发，得到金属氧化物电极。

所述的Sn盐为四氯化锡或氯化亚锡，Sb盐为三氯化锑。

每升乙醇中加入0.01～3mol的Sn盐。

所述的研磨过筛时采用的筛孔为200～1200目。