[发明专利]一种高氧超纳米晶钛阳极涂层的制备方法

说明书

本发明提供一种高氧超纳米晶钛阳极涂层的制备方法，涉及涂层技术领域。本发明包括以下步骤：（1）钛基板的处理，对钛基板依次进行喷砂、酸洗；（2）溶胶的制备，按重量分计将10‑15份三氯化钌、4‑6份H₂IrCl₆、41‑60份钛酸丁酯溶解于有机溶剂中，混合均匀后添加含有锡盐的纳米分散液，混合均匀后得到溶胶；（3）将溶胶均匀涂覆于经步骤（1）处理的钛基板，在420‑450℃进行烧结。本发明的阳极涂层能够增强阳极在低浓度氯化钠溶液中电解的使用寿命，有效阻碍氧气穿过涂层将电极钝化，从而提高其抗氧化能力，延长使用寿命，同时提高电极的导电性能。

技术领域

本发明涉及涂层技术领域，具体涉及一种高氧超纳米晶钛阳极涂层的制备方法。

背景技术

最早电化学工业使用的电极材料是人造石墨。1967年贵金属氧化物问世后，石墨电极逐渐被其所代替。目前作为具有典型意义的贵金属氧化物电极是采用Ru-Ti氧化物作为活性涂层的钦阳极。为了使电极的性能得以提高，科研人员进行了多方面努力，分散活性中心是提高电极材料性能的有效途径。现有技术中带有种子层的钦阳极，是由于种子层的采用，则使后续涂层的形核和生长，从而改善了活化表层的组织结构。

当电极使用一定时间后，由于Ru0₂涂层表面活性位被难溶物种或电解液中的杂质所占据，以及电解过程中产生的气体对涂层的冲刷作用使电极的真实面积不断下降，析氯过电位增大，氯氧电位差进一步减小，进而导致电极的选择性下降。而且伴随着析氧反应的进行，在Ti基体与涂层界面间形成TiO₂钝化膜，导致涂层电阻升高，进一步使Ru0，涂层活性降低。

现有技术中的阳极材料上往往会涂一层保护膜，来保护阳极材料，同时增加导电性能。通常电解是电解饱和食盐水；而电解3%稀盐水，这就造成了更加容易发生副反应，所以对电极的要求更高。所谓的副反应就是电解水，阳极产生氧气，阴极产生氢气。如果是饱和食盐水，则阳极主要生成氯气。而当产生氧气时，氧气穿过涂层缝隙进入电极钛基体表面，会使电极钛基体表面发生氧化生成氧化钛，氧化钛不导电，使电极钝化失效，缩短电极的使用期限，同样的涂层电极在高浓度食盐水中电解的使用年限是6-8年，而在稀盐水中电解的使用年限仅为2-3年，现有技术中的阳极材料在稀盐水中无法长时间使用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高氧超纳米晶钛阳极涂层的制备方法，能够在钛基体上涂层形成纳米晶结构的涂层，阻碍氧气进入电极，保护电极，强化寿命可达约260h，相当于在稀盐水中电解的使用年限可达到6年。

本发明为一种高氧超纳米晶钛阳极涂层的制备方法，包括以下步骤：

（1）钛基板的处理，对钛基板依次进行喷砂、酸洗；

（2）溶胶的制备，按重量分计将10-15份质量浓度为35-40%的三氯化钌、4-6份质量浓度为30-35%的H₂IrCl₆、41-60份钛酸丁酯溶解于有机溶剂中，混合均匀后，按照重量份计加入5-10份含有锡盐的纳米分散液，混合均匀后得到溶胶，纳米分散液中还包含锑盐、钴盐，纳米分散液的质量浓度为25-35%；

将三氯化钌先溶解于质量分数为36%的盐酸中，然后再与H₂IrCl₆、钛酸丁酯、有机溶剂混合，有机溶剂可以为正丁醇、异丙酯的混合溶液，正丁醇、异丙醇的体积比为0.8-1.2:1，有机溶剂的添加量为钛酸丁酯的2-3倍，按重量份计可以为80-180份。

（3）将溶胶均匀涂覆于经步骤（1）处理的钛基板，在420-450℃进行烧结，15-20min，470℃退火1h。

烧结以后应进行退火处理，一般是在470℃下保温一段时间，使烧结形成的内应力释放出来，防止长时间使用以后薄膜发生龟裂。

（4）重复步骤（2）、（3）25-30次。