[发明专利]一种海水电解用阴极及其制备方法

说明书

本发明的目的在于提供一种海水电解用阴极及其制备方法，即在经过预处理的钛板表面涂布阴极涂液，经过分步热氧化处理后，至钛板的金属氧化物增重量达到0.1‑5g/m²，即制得所述阴极；所述阴极涂液为稀土金属化合物或阀型金属化合物溶液之一种或几种。采用该方法制备的阴极，既可以延缓在阴极表面的结垢情况，又能够降低阴阳极之间的反应电压，延长了电极的酸洗周期并降低了能耗。

技术领域

本发明属于电催化技术领域，特别提供一种海水电解用阴极及其制备方法。

背景技术

海水电解制氯是目前广泛应用的防止海生物污损的技术手段。通过直流电解海水，生成ClO^-，杀死海水中的微生物，能有效延长海水中管道和作业设备的使用寿命。在海水电解制取次氯酸钠的过程中，一般使用钛涂层阳极为阳极和钛板为阴极。由于海水中除了含有氯化钠外，还含有Ca²⁺、Mg²⁺等金属离子杂质，这些杂质在电解过程中，会形成垢状物不断的在阴极上沉积，从而影响电极的催化性能。

为了减少杂质的沉积，阴极一般会经过抛光处理，经过抛光后，使阴极粗糙的表面呈现光滑的“镜面”状态，降低基体表面与含Ca²⁺、Mg²⁺等金属离子垢状物的结合力，使垢状物不易牢固地吸附在阴极的表面，部分可以被流动的海水冲走。但此种处理方式，使阴阳极间的反应电压升高，同时，抛光阴极的使用也只能延缓阴极表面垢状物的沉积，仍需采用定期酸洗的方式清除电极表面的垢状物，维持电解过程的正常进行。

稀土金属是元素周期表ⅢB族中钪、钇和镧系17种元素的总称，在热处理中，稀土金属对金属材料表面及其周围介质具有净化、活化、促进渗剂的分解和原子的扩散的作用，进而可以改变金属表面的性质，能增加基体与活性层的结合力。

钛及钛合金在盐水中作阴极时是导电的，改作阳极时立即不导电，因其具有类似“阀”的性质，故常将这类金属称为阀型金属，具有类似性质的金属还包括钽、钽合金，锆、锆合金，铌及铌合金，将上述阀型金属及其化合物应用在阴极材料的制备上，具有一定的可探究性。

在海水电解现有阴极制备工艺的基础上，结合稀土金属和阀型金属的相关性质，制备一种既能延缓表面结垢，延长电极的酸洗周期，又能降低反应电压的阴极具有一定的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海水电解用阴极及其制备方法，采用该方法制备的阴极，既可以延缓在阴极表面的结垢情况，又能够降低阴阳极之间的反应电压，延长了电极的酸洗周期并降低了能耗。

本发明技术方案如下：

一种海水电解用阴极，其特征在于：在经过预处理的钛板表面涂布阴极涂液，经过分步热氧化处理后，至钛板的金属氧化物增重量达到0.1-5g/m²，即制得所述阴极。

本发明所述阴极涂液为稀土金属化合物溶液和/或阀型金属化合物溶液。

本发明还提供了所述海水电解用阴极的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)、钛板的预处理；

2)、将阴极涂液均匀涂布在待涂制的钛板的工作面上；

3)、分步热氧化处理：将涂制后的钛板在90-180℃下干燥10-30分钟，然后在200-700℃(优选400-590℃)下烧结15-90分钟，烧结完成后取出，冷却至室温，反复上述涂制、干燥、烧结过程，直至钛板的金属氧化物增重量达到0.1-5g/m²，即制得所述阴极。

作为优选的技术方案：

步骤1)中，所述钛板的预处理为：对钛板进行抛光。