[发明专利]一种透气电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极领域，具体涉及一种透气电极及其制备方法。

背景技术

随着地球上水资源的不断被污染和水资源的不断缺乏，消毒水处理显得越来越重要。现制次氯酸钠消毒与其他消毒技术相比，优势明显。但目前市场上的次氯酸钠发生器存在电耗和盐耗太高、电极使用寿命短等问题，严重制约其大规模应用，影响次氯酸钠发生器性能并制约其应用的关键之处在于电极材料。

专利[一种钛阳极的制备方法]公开了一种钛阳极的制备方法，其先在钛基体表面沉积一层惰性薄膜，然后再涂敷活性氧化物涂层。该方法虽然提高了钛基体与涂层的粘结力，但惰性薄膜导电性差、抗氧渗透能力差，导致电极的电流效率降低、耐腐蚀性差，使得次氯酸钠发生器的电耗和盐耗增加，电极使用寿命短，不利于节能降耗。

专利[催化剂涂层及其使用和制备方法]公开了一种采用电沉积法制备氯酸钠的电极涂层，虽然电沉积法制备工艺相对简单，但该专利中采用钛板或钛管作为承载金属氧化物的基体，显得比表面积小，导致电极电解效率低，次氯酸钠发生器运行成本高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是为了提供一种次氯酸钠的发生效率更高的透气电极的制备方法。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种透气电极的制备方法，包括以下步骤：

1)制多孔钛基体：制备孔隙度为30-45％、孔径5-20μm、厚度为0.5-2mm的多孔钛板，作为钛基体；

2)钛基体的表面处理；

3)前驱体沉积：将钛基体置于含氯化钛、氯化钌、氯化铱的pH为1-5的乙醇水溶液中沉积；

4)电解：以铂电极为工作电极，以甘汞电极为参比电极，以步骤3)处理后的钛基体为阴极，进行电解，其中，工作电极与阴极间距为15-20mm，电沉积参数为：沉积浴温度为1-8℃，阴极电流密度为15-30mA/cm²，电沉积时间为20-60min；

5)烧结：将步骤4)处理后的钛基体置于高温炉，升温速率为5℃/min，升温至450-470℃进行烧结，得到透气电极。

作为优选，步骤1)中，钛基体的孔隙度为43％、孔径为17μm、厚度为1mm。

作为优选，步骤2)中，表面处理的具体操作如下：将钛基体置于5-20wt％NaOH溶液中震动，除去表面油污，再浸泡于15-25wt％草酸溶液中煮沸1-2h，除去表面氧化物。

作为优选，所述NaOH溶液的浓度为10wt％，草酸溶液的浓度为20wt％。

作为优选，步骤3)中，乙醇与水的体积比为5-15:1；采用HCl调节pH。

作为优选，步骤3)中，氯化铱的浓度为7-13mM/L，钛钌铱的摩尔比为(5-7)：(1.4-1.8)：1。

作为优选，步骤4)中，工作电极与阴极间距为17mm，电沉积参数为：沉积浴温度为4℃，阴极电流密度为29mA/cm²，电沉积时间为46min。

作为优选，步骤5)中，升温速率为5℃/min，升温至460℃烧结70min。

本发明的另一目的在于提供上述的方法制备的透气电极。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明采用电化学沉积法在透气多孔钛基体沉积一层RuO₂-IrO₂-TiO₂金属氧化物，该制备方法相对于传统的反复涂敷烧结的制备方法具有工艺简单，而且氧化物涂层更加致密，电极寿命更高。本发明制备的透气电极的有效比表面积提高了数十倍，从而使电从而使得电解效率显著提高，NaClO产率远高于传统的电极，且盐耗和电耗低，节能减排。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：

实施例1

一种透气电极的制备方法，包括以下步骤：

1)制多孔钛基体：采用真空烧结法制备孔隙度为35％、孔径7μm、厚度为1mm的多孔钛板，作为钛基体；

2)钛基体的表面处理：将钛基体置于10wt％的NaOH溶液中震动30min，冲洗干燥后，置于20wt％的草酸溶液中煮沸2h取出后冲洗干净待用；

3)前驱体沉积：将步骤2)处理后的钛基体置于含氯化钛、氯化钌、氯化铱的pH为3的乙醇水溶液中沉积；其中乙醇水溶液中，乙醇与水的体积比为25:3；氯化钛的浓度为54mM/L、氯化钌的浓度为14mM/L、氯化铱的浓度为8mM/L；