[发明专利]一种纳米冶金法制备碳纳米管和/或石墨烯增强铅基复合阳极的方法

说明书

本发明涉及一种纳米冶金法制备碳纳米管和/或石墨烯增强铅基复合阳极的方法，属于新材料制备技术领域。将金属盐、燃烧剂和溶剂配置成前驱体溶液，加入碳纳米管和/或石墨烯超声得到含碳纳米管和/或石墨烯颗粒的溶液；超声结束后将碳纳米管和/或石墨烯颗粒滤出，自然干燥，在氩气或空气氛围中加热到200~700℃得到碳纳米管和/或石墨烯负载金属或金属氧化物纳米颗粒；复合粉体高能球磨合金化；粉末冶金成型后制备得到碳纳米管和/或石墨烯增强铅基复合阳极。本方法工艺操作简单，得到的复合阳极成本低，催化性能优异，使用寿命与传统的铅阳极相仿。

技术领域

本发明涉及一种纳米冶金法制备碳纳米管和/或石墨烯增强铅基复合阳极的方法，属于新材料制备技术领域。

背景技术

工业电积一般用铅合金作阳极，因其价格低廉、易加工成型、在硫酸溶液中的电化学性能较稳定，如锌电积一般用Pb–Ag(0.5wt.%~1.0wt.%)阳极，铜电积则采用Pb-Sb、Pb-Ca-Sn阳极。但铅合金阳极在生产中存在诸多缺陷，主要有：析氧电位高，密度大，强度低，易变形而造成短路等。冶金行业多年来致力于研发高强度、耐腐蚀、导电性好、析氧电位低、价格便宜、寿命长的新型节能阳极材料。

为解决铅及其合金阳极存在的问题，主要从铅阳极改良，即通过合金化、表面改性；非铅金属基阳极，如钛基、铝基、不锈钢基和镍基等阳极；用导电有机聚合物作阳极材料等三个方面进行，并取得了一定的效果。公开号201710228113.0的专利采用添加0.001～0.05%稀土来改进铅银合金阳极。公开号201610893044.0的专利添加稀土镧来降低Pb-Ag阳极合金腐蚀率。公开号CN200910237560.8的专利公开了属于电化学技术领域的一种复合阳极及其制备方法。该复合阳极由二氧化铅粉末、改性金属氧化物粉末和粘合剂粉末经压片制得，各组分的质量百分比为：二氧化铅粉末≥65％，5％≤改性金属氧化物粉末≤30％，粘合剂粉末≤5％。本发明的复合阳极在节约电耗和提高使用寿命上都比普通的基体PbO₂阳极更具优势。本发明制备方法属于无基体制备法，从根本上避免了镀层脱落、析氧电位高等问题。公开号CN201310542693.2的专利公开了一种多孔二氧化铅材料的制备方法。包括对聚氨酯海绵基底依次进行除油、粗化、中和、预浸和化学氧化处理后作为阳极，以纯铅板作阴极进行电化学氧化处理，最后固化，干燥得到多孔二氧化铅材料。公开号201710083818.8的专利公开了一种多孔铅合金阳极的制备方法。采用泡沫金属作为造孔基体并配合特有装置的渗流法，包括泡沫金属表面预处理、熔融铅合金加压渗流及泡沫金属的溶出等步骤。公开号CN201210084089.5的专利提出一种铝基铅及铅合金复合阳极制备方法，工艺步骤：按铅或铅合金各组元比例配制浇铸成铅合金棒材；在铝基材料棒材表面加工若干条沿长度方向的线状燕尾槽；加工好燕尾槽的铝基材料棒材表面拉毛处理；铝基材料和铅或铅合金棒材送入包覆设备进行包覆铅或铅合金包覆材料层；包覆完后在包覆材料层表面立即进行增表处理得到圆弧凸凹状或锯齿状花纹；冷却即为复合材料；复合材料外表面经增表处理再经外形加工成阳极板面，由纯铅与铜排浇铸的导电梁，阳极板面和导电梁通过乙炔焰焊接成阳极。应用于有色金属电积过程可显著提高阳极板的导电性能，提高有色金属电积过程的电流效率，显著降低电积过程的能耗。公开号CN201310311974.7的专利提出了一种钛基纳米二氧化铅的制备方法。公开号CN201310114311.6的专利公开一种不锈钢基二氧化铅电极的制备方法。专利CN10413131B首次将碳纳米管和/或石墨烯等碳纳米材料引入铅合金阳极制备，得到了阳极电位与铅银合金接近的电极。

上述阳极较传统的铅及其合金阳极性能有所改进，但依然存在成本高、使用寿命有限、机械性能不足的问题，从而限制了其广泛的推广使用。

发明内容