[发明专利]一种通过形成固溶体制备无泥裂金属氧化物层的方法

说明书

本发明公开了一种通过形成固溶体制备无泥裂金属氧化物层的方法，包括，通过对基体材料的处理，使其表面呈现薄壁沟壑的蜂窝状，将构成涂层的组分或前驱体物以涂层液形式涂覆于处理后的基体表面，热分解过程中涂覆液内的物质与蜂窝状基体的沟壑壁等表面反应，升温分解至生成金属氧化物固溶体，此时金属及其氧化物与涂覆液组分热分解后组分形成的固溶体与基体紧密结合，大大消除和缓解了基体材料与表面层的内应力，制备得到无泥裂涂层。本发明制备得到的无泥裂固溶体结构可以实现对基体的覆盖和保护，有效防止因物料渗透导致的基体钝化，提高了基体材料的抗腐蚀性能和抗氧化性能，使得相应电极在应用过程中的使用寿命等电化学性能得到了大幅度提升。

技术领域

本发明属于技术领域，具体涉及到一种通过形成固溶体制备无泥裂金属氧化物层的方法。

背景技术

电化学氧化技术在有机电合成及水处理中有着广泛的应用，阳极是实现电化学氧化的关键部件，其稳定性对电化学氧化反应效率有着重要的影响。例如钛基金属氧化物阳极因具有相对较好的稳定性而被广泛应用。一般通过在基体表面形成致密的金属氧化物层而使得基体不被电解液腐蚀，防止基体钝化，涂层的制备方法一般有浸渍法，溶胶凝胶法、电沉积法、热分解法等。

由于基体和涂层之间热膨胀系数存在差异，且差别随着界面温度的升高而增大，层间会产生并累积热应力，导致裂纹的产生和扩展，使得基体抗氧化能力下降(王志平,费宇杰,刘延宽.热障涂层失效机理、改进方法及未来发展方向.表面技术,2021,50(07):126-137)，出现典型的“泥裂”现象(Wang L Y,Pan F R,Wang L.Novel approach forpreparing Ti based ATO film without mud cracking.Materials Letters,2014,136:195-197)，使得应用过程中电解液通过表面裂纹与基体直接接触，金属钛作为基体时，其表面更容易因为钝化生成金属氧化物膜，产生高电阻，还会在电极析气鼓泡中加速层的剥离，使电极抗氧化性能下降，大大降低电极使用寿命。

为了解决常见的“泥裂”现象，很多研究者做了研究，一般通过对涂层进行改性来改变涂层形貌进而提高电极性能。比如添加Mo元素(Meng J,Li D,Zhang L B,etal.Electrocatalysis,2021,12:436-446),在涂层和基体间先用电沉积法添加夹层，再制备一层涂层(Shao D,Li X L,Xu H et al.An improved stable Ti/Sb-SnO2 electrodewith high performance in electrochemical oxidation processes.RSC Advances，2014，4(41)：21230-21237)。但是这些都是在涂层材料制备层面的改善与调控，都没有完全消除泥裂现象的产生。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的不足，本发明采用热分解法，通过基体与表面层材料形成固溶体，来制备出无泥裂涂层。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种通过形成固溶体制备无泥裂层的方法，包括，

对基体材料进行处理，使其表面呈现蜂窝状；

将构成涂层的组分或前驱体以涂层液形式涂覆于处理后的基体表面；

干燥和热分解处理，使涂层液与基体表面反应至生成金属氧化物固溶体，制备得到无泥裂涂层。

作为本发明通过形成固溶体制备无泥裂金属氧化物层的方法的一种优选方案，其中：所述基体材料为纯钛金属或其合金，其表面具有粒子堆积形貌的致密金属，或具有相应尺寸的金属颗粒、或具有相应表面形貌的多孔金属材料。