[发明专利]一种钛基梯度钌涂层阳极的制备方法及应用

说明书

一种钛基梯度钌涂层阳极的制备方法及应用，它涉及钛基涂层阳极的制备方法和应用，它是要解决现有的钛阳极的制备方法成本高、污染环境的技术问题。本方法：一、对钛基体预处理；二、配制不同组分的涂层液；三、在钛基体表面制备具有催化活性的涂层。将该钛基梯度钌涂层阳极作为阳极，以钛片或钛网或者该钛基梯度钌涂层阳极作为阴极，以水、NaCl溶液、稀盐酸溶液或含有余氯的自来水为电解液，电解制备氧气、氢气、氯气及次氯酸。可用于电解领域。

技术领域

本发明涉及钛基涂层阳极的制备方法，属电化学工业钛阳极的制备领域。

背景技术

钛阳极应用广泛，其成本、电解效率、制备工艺是否复杂且是否环境友好直接影响其应用的推广和制备人员的身心健康。传统工艺多采用大量贵金属铂、铱、钽等推高成本，而且经常使用具有挥发性的有机溶剂，对环境造成污染、对制备人员的身心产生不良影响。

发明内容

本发明是要解决现有的钛阳极的制备方法成本高、污染环境的技术问题，提供一种低成本、高效、制备工艺环境友好的钛基梯度钌涂层阳极的方法及应用。

本发明的钛基梯度钌涂层阳极的制备方法，按以下步骤进行：

一、对钛基体预处理：

将网状或片状钛基体进行喷砂处理，以增加其比表面积；再将喷砂处理过的钛基体用温度为80～95℃、质量百分浓度为10％～15％的草酸水溶液浸渍10～60分钟，以清除其表面的污渍、油渍和钛屑，同时对其进行刻蚀处理，最后用清水将钛基体冲洗干净、干燥，完成预处理；

二、配制不同组分的涂层液：

(1)底层涂层液：按金属的摩尔百分比称取25％～35％可溶性钌盐和65％～75％可溶性钛盐，再称取占可溶性钌盐和可溶性钛盐总质量的0.2％～2％淀粉和0.1％～0.8％的洗衣粉，将可溶性钌盐、可溶性钛盐、淀粉与洗衣粉混合均匀，得到溶质A；按溶质A的浓度为30～60g/L将水加入到溶质A中，混合均匀，得到底层涂层液；

(2)中间层涂层液：按金属摩尔百分比称取60％～80％可溶性钌盐和20％～40％掺杂金属可溶性盐，再称取淀粉，其中淀粉的质量为可溶性钌盐和掺杂金属可溶性盐总质量的0.2％～2％；将可溶性钌盐、掺杂金属可溶性盐和淀粉混合均匀，得到溶质B；按溶质B的浓度为30～60g/L将水加入到溶质B中，混合均匀，得到中间层涂层液；

(3)表层涂层液：按金属摩尔百分比称取80％～100％可溶性钌盐和0％～20％的可溶性铱源或铂源，并混合均匀，得到溶质C；按溶质C的浓度为30～60g/L将水加入到溶质C中，混合均匀，得到表层涂层液；

三、在钛基体表面制备具有催化活性的涂层：

(1)将底层涂层液涂覆到预处理后的钛基体上，放在温度为80～200℃的烘箱中烘干5～10min；再放入高温炉中，在温度为400～600℃的条件下烧结20min～120min，重复涂覆、烘干和烧结的操作0～3次，完成底层的制备；

(2)将中间层涂层液涂覆到底层上，放在温度为80～200℃的烘箱中烘干5～10min；再放入高温炉中，在温度为400～600℃的条件下烧结20min～120min，重复涂覆、烘干和烧结的操作0～6次，完成中间层的制备；

(3)将表层涂层液涂覆到中间层上，放在温度为80～200℃的烘箱中烘干5～10min；再放入高温炉中，在温度为500～650℃的条件下烧结20min～120min，重复涂覆、烘干和烧结的操作0～6次，完成表层的制备，得到钛基梯度钌涂层阳极。

更进一步地，步骤二(1)中所述的可溶性钌盐为RuCl₃、水合五氯钌酸钾或六氯钌酸胺；

更进一步地，步骤二(1)中所述的可溶性钛盐为TiCl₄或钛酸四丁酯；其中钛酸四丁酯用无水乙醇溶解；