[发明专利]一种电解生成次氯酸的复合电极及制备与应用

说明书

本发明属于催化电极材料技术领域，公开了一种电解生成次氯酸的复合电极及制备与应用。将钛源与MOFs经水热反应后煅烧处理得到钛嵌入型多孔碳材料，然后与氯化钌和氯化铱的混合溶液反应，得到钌铱钛壳孔嵌入状二元金属氢氧化物多孔碳材料，再加入到氧化石墨烯溶液中反应，得到氧化石墨烯三维网络胶体的多孔碳金属催化剂，将所得催化剂涂覆于预处理的Ti板基材表面，干燥得到催化层，再在催化层表面制备一层致密的石墨烯膜，400～900℃下烧结处理，得到所述电解生成次氯酸的复合电极。本发明复合电极催化活性及稳定性高，成本低，寿命长，可用于制备植物提取物耦合液。

技术领域

本发明属于催化电极材料技术领域，具体涉及一种电解生成次氯酸的复合电极及制备与应用。

背景技术

电解盐水制氯是直接用电极电解盐水或海水，在阳极产生氯气与在阴极产生的OH反应生成次氯酸，具有一定消毒灭菌效果。

电解盐水制氯技术的关键是电解用的电极材料，在电解盐水过程中，尤其是电解海水过程中，因氯化钠浓度低，阳极反应不仅存在析氯反应，还伴着析氧反应，使得金属氧化物涂层的缺氧固溶体结构易被破坏，同时涂层存在裂纹，溶液渗入涂层与钛基体界面，形成高电阻的TiO₂钝化膜，导致电解电压升高，造成阳极的失效。目前多元贵金属氧化物涂层的钛阳极越来越多的应用于电解盐水和海水制氯电解槽中。常见的有钌铱涂层加部分廉金属氧化物涂层的阳极，也有用钛基镀铂，铂化阳极和其他混合金属氧化物的涂层阳极。其中，钛基贵金属氧化物阳极因具有良好的电催化活性及相对低廉的价格，性价比比较高，越来越多的应用于电解盐水和海水制氯行业中。但现有钛基贵金属氧化物电极普遍存在电镀或涂层容易剥落，电极活性易退化，成本高，能耗大，电解隔膜易堵塞，电极涂层剥落后重金属成分在电解水中被测出等问题。

专利CN 101880891 A公开了一种高稳定性电解制氯用DSA阳极，由钛基体、中间层和表面活性层组成，其钛基体和表面层之间有Ir_xM_(1-x)O₂中间层，其中M为Co、Mn或CoTa混合物。表面活性层成分为RuO₂、IrO₂、TiO₂和SnO₂。其制备过程为：将中间层组分按照比例溶于异丙醇或正丁醇等有机溶剂中，均匀涂覆于预处理的基体上，红外灯下或干燥箱中干燥，再置于马弗炉中热氧化，重复该步骤1～10次，再将配好的表面层溶液涂覆于中间层上，制备步骤重复10～20次，在马弗炉中保温。所得阳极寿命得到很大提高。但其通过简单贵金属溶液涂覆烧结制备中间层和表面活性层，其结合力增强效果及稳定性改善效果有限，且通过在表面层中增加具有氯氧选择性的锡元素含量来获得阳极的催化活性，而SnO₂化学稳定性较其它金属氧化物较差，其对催化活性的改善效果有限。

专利CN 102839387 A公开了一种具有嵌入结构的Ru-Ir-Ti三元涂层的钛阳极，该钛阳极的钛基材表面沉积覆盖有钛阳极涂层，钛阳极的涂层是具有嵌入结构的Ru-Ir-Ti三元氧化物涂层。制备方法为：钛基处理，嵌入结构选择，嵌入结构的活性涂液的配制，涂层沉积于钛基材，涂层后续热处理。该专利采用颗粒嵌入技术，在活性涂层中直接嵌入与活性涂层结构相同的TiO₂纳米颗粒，利用晶体外延生长的机理，达到引导活性涂层晶粒形核和生长的的作用，从而改善Ru-Ir-Ti三元涂层的活性中心的分布、密度和涂层活性面积。但该专利并未对如何增强活性涂层与钛基材的结合力以及涂层结构稳定性提出改善方案。

专利CN112195482A公开了一种复合钛阳极板，由钛基体、基体结合层、中间活性层和表面活性层组成，所述的基体结合层、中间活性层和表面活性层均为Ti、Ir、Ru和Co的氧化物组成，其中中间活性层和表面活性层中(Ir+Co):Ru的摩尔比为(5～8):(1～4)。该发明钛阳极板的三层结构能够增强与基体的结合力，不容易溶蚀和脱落；用Co替代部分Ir，延长极板使用寿命，降低了钛阳极板的综合使用成本。但该专利技术仍无法解决析氧反应使得金属氧化物涂层的缺氧固溶体结构易被破坏的问题，而且通过使用Co替代部分Ir，钴虽然催化性很好，但是有核辐射风险，使用时有副作用。