CN109518221A - 一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电化学行业中DSA阳极材料制备技术领域，具体涉及一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极及其制备方法，使得到钛阳极活性位点富集于表面，提高电化学活性的同时节约贵金属铱的用量；并通过合理设置涂层分布，让钛与铱、钽形成金属氧化物固溶体共沉积于基体表面，使钛氧化物与基体能更好的结合，从而提升钛阳极的稳定性，延长其使用寿命。

Description

一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极及其制备方法
技术领域
本发明属于电化学行业中DSA阳极材料制备技术领域，具体涉及一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极及其制备方法。
背景技术
不溶性阳极是在基体表面涂覆一层具有电催化活性的金属氧化物，常用的基体有钛、铂等相对不活泼的金属材料。与传统的贵金属电极、石墨电极、铅电极等相比，金属氧化物涂层钛电极有良好的耐腐蚀性，催化活性较高，在电解过程中可以保持尺寸和外形的稳定，已经广泛应用在化工、冶金、水处理、环保、电镀、电解有机合成等领域。
传统的涂层钛电极，以钌、钛的金属氧化物作为催化活性物质，但RuO2晶体不够坚牢，阳极长期使用会导致钝化，随着电解时间的延长，电流效率下降，缩短了电极的使用寿命。而铱-钽涂层阳极中IrO2为析氧反应的活性催化物质，Ta2O5对活性物质起到保护作用，在酸性析氧环境中具有良好的电催化活性和稳定性。现有的铱-钽涂层阳极金属铱的使用量较大，金属铱的自然储备并不丰富，造成电极生产成本较高，并且铱-钽涂层阳极的使用寿命还有很大的提升空间。因此需要优化电极的制备工艺，在保证电催化活性的基础上，降低金属铱的使用量，延长电极的使用寿命。
发明内容
本发明为了改善现有技术存在的不足，提供了一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极及其制备方法，使活性位点富集于表面，提高电化学活性的同时节约贵金属铱的用量；合理设置涂层分布，让钛与铱、钽形成金属氧化物固溶体共沉积于基体表面，使钛氧化物与基体能更好的结合，从而提升钛阳极的稳定性，延长其使用寿命。
本发明采用的技术方案为，一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极。
所述的钛阳极包括钛基体、金属氧化物活性涂层；所述金属氧化物活性涂层包括二氧化钛加固层、中间过渡层、表面铱富集活性层；
优选的，所述的钛基体为TA1钛板或钛薄片。
优选的，所述的二氧化钛加固层中，Ti与Ir的摩尔比为1:1.5~4.5，Ta与Ir的摩尔比为1:0.5~1.5。
优选的，所述的中间过渡层中，Ti与Ir的摩尔比为1:4.5~6，Ta与Ir的摩尔比为1:1.5~2。
优先的，所述的表面铱富集活性层中，Ti与Ir的摩尔比为1:7.5~12，Ta与Ir的摩尔比为1:2.5~4。
金属氧化物电极，相比于传统电极，尺寸稳定，副反应少，析气过电位较低。但是，现有金属涂层钛电极技术中，以氧化钌和氧化钛为涂层的阳极，寿命较短同时价格昂贵，实用价值不高。本发明提出一种以钛金属为基体，涂覆有三层金属氧化物的阳极，首先，相比于现有的涂层为钛铱金属氧化物的电极，本发明加入了钽金属氧化物，可以对活性氧化铱起到有效的保护，减少阳极的钝化，提升电极的稳定性；本发明的金属氧化物涂层设有三层，加固层用以提升涂层和基体的结合能力，加强电极使用过程中产生的气体对电极冲刷的抵抗能力，中间过渡层的设置可以提升电极的耐腐蚀能力，对电极有保护作用，电极的使用寿命大大提升，而表面铱富集活性层中氧化铱含量加高，作为电极的活性物质，大大提升了电极的电化学性能，析氧性能好。三个涂层以梯度形式布置，相互作用，得到的电极具有良好的电化学性能的同时，稳定性较高，同时，该布置形式，大大减少了贵金属铱的用量，降低了成本。
一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，包括以下步骤：
(1)钛基体处理：将钛基体进行碱洗除油、酸刻蚀、超声波水洗、干燥处理，得到表面粗糙的钛基体；
(2)前驱体溶液配制：将Ti源、Ta源、Ir源溶于有机溶剂中，Ti与Ir的摩尔比为1:1.5~4.5，Ta与Ir的摩尔比为1:0.5~1.5，得到溶液A；将Ti源、Ta源、Ir源溶于有机溶剂中，Ti与Ir的摩尔比为1:4.5~6，Ta与Ir的摩尔比为1:1.5~2，得到溶液B；将Ti源、Ta源、Ir源溶于有机溶剂中，Ti与Ir的摩尔比为1:7.5~12，Ta与Ir的摩尔比为1:2.5~4，得到溶液C。
(3) 二氧化钛加固层涂覆：将溶液A用毛刷均匀涂覆在所述钛基体表面，然后放置在100~120℃下干燥10~15min，再在450~600℃下煅烧15~30min，空气中冷却至室温，重复2~5次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到含有二氧化钛加固层的钛阳极；
(4) 中间过渡层涂覆：将溶液B用毛刷均匀涂覆在步骤(3)得到的钛阳极表面，然后置于100~120℃下干燥10~15min，再在450~600℃下煅烧15~30min，在空气中冷却至室温，重复2~5次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到含有二氧化钛加固层、中间过渡层的钛阳极；
(5) 表面铱富集活性层涂覆：将溶液C用毛刷均匀涂覆在步骤(4)所得钛阳极表面，然后置于100~120℃下干燥10~15min，再在450~600℃下煅烧15~30min，在空气中冷却至室温，重复2~5次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，最后一次煅烧时间为1~2h，得到含有二氧化钛加固层、中间过渡层、表面铱富集活性层的钛阳极。
上述方案中，步骤(1)所述的碱洗除油处理的过程为：将钛基体置于质量浓度为8~10%的NaOH溶液中于80-100℃下保持1-2h，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗10~20min，取出烘干后用无水乙醇保存待用；所述酸刻蚀、超声波水洗和干燥处理过程为：将碱洗除油后的钛基体放置在质量分数为5-10%的草酸溶液中于90~100℃刻蚀1~3h，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗10~20min，取出烘干后用无水乙醇保存。
上述方案中，步骤(2)所述的有机溶剂为无水乙醇与正丁醇混合溶液，体积比为1:0~1。
上述方案中，步骤(2)所述的Ti源为钛酸正四丁酯，Ta源为五氯化钽，Ir源为氯铱酸水合物。
上述方案中，步骤(2)所述的前驱体溶液金属离子总浓度为0.15~0.5mol/L。
上述方案中，步骤(5)所得到的钛阳极金属氧化物涂层中Ti、Ta、Ir的总摩尔比为1:3:6。
本发明采用传统的涂刷法制备电极，操作简单，有利于生产。氧化铱-氧化钽涂层形貌的形成取决于钛基体表面的预处理，针对传统涂刷法常出现的电极表面龟裂问题，本发明采用梯度涂覆并设置二氧化钛加固层和中间过渡层的形式，严格控制煅烧过程，钛、铱、钽三种金属氧化物在二氧化钛加固层形成固溶体，均匀的包覆在基体的表面，为整个金属氧化物活性涂层的形成提供了更致密的“基础底层”，大大降低了裂缝产生的可能性，通过中间过渡层的过渡缓冲，相比于成分配比相差较多的加固层，表面铱富集活性层能更稳定的停留在过渡层的表面，最终得到的电极表面裂缝较少且小，抑制了电极使用过程中电解液的渗透和溶解涂层，降低了活性氧渗入活性氧化物使其失活的概率，从而极大地延长了电极的使用寿命。
本发明采用工业常用的热分解法制备钛阳极，工艺简单，操作方便，Ir含量梯度分布降低贵金属的用量，节约成本。制备的梯度铱-钽金属氧化物钛阳极电化学活性高，强化寿命长。
附图说明
附图1为本发明实施例1中铱-钽金属氧化物钛阳极的SEM图。
附图2为对比例中钛阳极的SEM图。
附图3中曲线A为对比例中钛阳极的循环伏安曲线，曲线B为本发明实施例1中铱-钽金属氧化物钛阳极的循环伏安曲线。
附图4中曲线A为对比例中钛阳极的极化曲线，曲线B为本发明实施例1中铱-钽金属氧化物钛阳极的极化曲线。
附图5中曲线A为对比例中钛阳极的强化寿命，曲线B为本发明实施例1中铱-钽金属氧化物钛阳极的强化寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案作进一步说明，这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，包括以下步骤：
（1）钛基体处理：选用TA1钛板作为钛基体，在质量分数为8%的NaOH溶液中于90℃下保持1h碱洗除油，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存待用；碱洗过的钛基体放入质量分数为10%的草酸溶液中于100℃下刻蚀3h，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存；
（2）前驱体溶液配制：金属离子总浓度为0.2mol/L，将乙醇与正丁醇按体积比为1:1配制有机溶剂，按Ti：Ir=1:3，Ta：Ir=1:1(mol) 的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液A；按Ti：Ir=1:4.5，Ta：Ir=1:1.5 的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液B；按Ti：Ir=1:10.5，Ta：Ir=1:3.5 的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液C；
（3）二氧化钛加固层涂覆：将溶液A用毛刷均匀涂覆在所述钛基体表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复4次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到含有二氧化钛加固层的钛阳极；
（4）中间过渡层涂覆：将溶液B用毛刷均匀涂覆在步骤（3）所得的钛阳极的表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复4次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到从内到外依次设置有二氧化钛加固层、中间过渡层的钛阳极；
（5）表面铱富集活性层涂覆： 将溶液C用毛刷均匀涂覆在步骤（4）所得的钛阳极表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复4次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，其中，第4次煅烧的时间为1h，得到从内到外依次设置有二氧化钛加固层、中间过渡层、表面铱富集活性层的梯度分布钛阳极。
实施例2
一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，包括以下步骤：
（1）钛基体处理：选用TA1钛板作为钛基体，在质量分数为8%的NaOH溶液中于90℃下保持1h碱洗除油，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存待用；碱洗过的钛基体放入质量分数为10%的草酸溶液中于100℃下刻蚀2h，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存；
（2）前驱体溶液配制：金属离子总浓度为0.3mol/L，将乙醇与正丁醇按体积比为1:1配制有机溶剂，按Ti：Ir=1:3，Ta：Ir=1:1的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液A；按Ti：Ir=1:4.5，Ta：Ir=1:1.5的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液B；按Ti：Ir=1:10.5，Ta：Ir=1:3.5的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液C；
（3）二氧化钛加固层涂覆：将溶液A用毛刷均匀涂覆在所述钛基体表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复4次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到含有二氧化钛加固层的钛阳极；
（4）中间过渡层涂覆：将溶液B用毛刷均匀涂覆在所述设置有二氧化钛加固层的钛阳极的表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复4次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到含有二氧化钛加固层、中间过渡层的钛阳极；
（5）表面铱富集活性层涂覆： 将溶液C用毛刷均匀涂覆在所述设置有二氧化钛加固层和中间过渡层的钛阳极表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复4次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，其中，第4次煅烧的时间为1h，得到含有二氧化钛加固层、中间过渡层、表面铱富集活性层的梯度分布钛阳极。
实施例3
一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，包括以下步骤：
（1）钛基体处理：选用TA1钛板作为钛基体，在质量分数为9%的NaOH溶液中于90℃下保持1h碱洗除油，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存待用；碱洗过的钛基体放入质量分数为10%的草酸溶液中于100℃下刻蚀3h，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存。
（2）前驱体溶液配制：金属离子总浓度为0.5mol/L，将乙醇与正丁醇按体积比为1:1配制有机溶剂，按Ti：Ir=1:1.5，Ta：Ir=1:0.5(mol) 的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液A；按Ti：Ir=1:4.5，Ta：Ir=1:1.5 的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液B；按Ti：Ir=1:7.5，Ta：Ir=1:2.5 的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液C。
（3）二氧化钛加固层涂覆：将溶液A用毛刷均匀涂覆在所述钛基体表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复4次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到含有二氧化钛加固层的钛阳极；
（4）中间过渡层涂覆：将溶液B用毛刷均匀涂覆在步骤（3）所得的钛阳极的表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复4次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到从内到外依次设置有二氧化钛加固层、中间过渡层的钛阳极；
（5）表面铱富集活性层涂覆： 将溶液C用毛刷均匀涂覆在步骤（4）所得的钛阳极表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复4次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，其中，第4次煅烧的时间为1h，得到从内到外依次设置有二氧化钛加固层、中间过渡层、表面铱富集活性层的梯度分布钛阳极。
实施例4：
一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，包括以下步骤：
（1）钛基体处理：选用TA1钛板作为钛基体，在质量分数为10%的NaOH溶液中于90℃下保持1h碱洗除油，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存待用；碱洗过的钛基体放入质量分数为10%的草酸溶液中于100℃下刻蚀3h，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存。
（2）前驱体溶液配制：金属离子总浓度为0.15mol/L，将乙醇与正丁醇按体积比为1:1配制有机溶剂，按Ti：Ir=1:4.5，Ta：Ir=1:1.5(mol) 的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液A；按Ti：Ir=1:6，Ta：Ir=1:2的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液B；按Ti：Ir=1:12，Ta：Ir=1:4的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液C。
（3）二氧化钛加固层涂覆：将溶液A用毛刷均匀涂覆在所述钛基体表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复3次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到含有二氧化钛加固层的钛阳极；
（4）中间过渡层涂覆：将溶液B用毛刷均匀涂覆在步骤（3）所得的钛阳极的表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复3次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到从内到外依次设置有二氧化钛加固层、中间过渡层的钛阳极；
（5）表面铱富集活性层涂覆： 将溶液C用毛刷均匀涂覆在步骤（4）所得的钛阳极表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复3次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，其中，第3次煅烧的时间为1h，得到从内到外依次设置有二氧化钛加固层、中间过渡层、表面铱富集活性层的梯度分布钛阳极。
实施例5：
一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，包括以下步骤：
（1）钛基体处理：选用TA1钛板作为钛基体，在质量分数为8%的NaOH溶液中于90℃下保持1h碱洗除油，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存待用；碱洗过的钛基体放入质量分数为10%的草酸溶液中于100℃下刻蚀3h，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存。
（2）前驱体溶液配制：金属离子总浓度为0.3mol/L，将乙醇与正丁醇按体积比为1:1配制有机溶剂，按Ti：Ir=1:1.5，Ta：Ir=1:0.5(mol) 的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液A；按Ti：Ir=1:4.5，Ta：Ir=1:1.5 的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液B；按Ti：Ir=1:7.5，Ta：Ir=1:2.5 的摩尔浓度比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到溶液C。
（3）二氧化钛加固层涂覆：将溶液A用毛刷均匀涂覆在所述钛基体表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复5次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到含有二氧化钛加固层的钛阳极；
（4）中间过渡层涂覆：将溶液B用毛刷均匀涂覆在步骤（3）所得的钛阳极的表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复5次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到从内到外依次设置有二氧化钛加固层、中间过渡层的钛阳极；
（5）表面铱富集活性层涂覆：将溶液C用毛刷均匀涂覆在步骤（4）所得的钛阳极表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复5次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，其中，第5次煅烧的时间为1h，得到从内到外依次设置有二氧化钛加固层、中间过渡层、表面铱富集活性层的梯度分布钛阳极。
对比例
一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，包括以下步骤：
（1）钛基体处理：选用TA1钛板作为钛基体，在质量分数为8%的NaOH溶液中于90℃下保持1h碱洗除油，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存待用；碱洗过的钛基体放入质量分数为10%的草酸溶液中于100℃下刻蚀3h，取出后用大量去离子水冲洗，再放入去离子水中超声波清洗15min，取出烘干后用无水乙醇保存；
（2）前驱体溶液配制：金属离子总浓度为0.2mol/L，将乙醇与正丁醇按体积比为1:1配制有机溶剂，按Ti：Ta：Ir =1:3:6的摩尔比称取钛酸正四丁酯、五氯化钽、氯铱酸水合物溶于有机溶剂中，得到前驱体溶液；
（3）前驱体溶液涂覆：将前驱体溶液用毛刷均匀涂覆在所述钛基体表面，然后置于红外灯照射中在120℃下干燥15min，再置于管式炉中，在500℃下煅烧20min，取出在空气中冷却至室温，重复12次所述涂覆、干燥、煅烧、冷却操作，最后一次煅烧的时间为1h，得到设置金属氧化物活性涂层的钛阳极；
图1为本发明实施例1中钛阳极的SEM图，与图2对比例中钛阳极的SEM图相比较，可以看出实施例1的极片涂层表面均匀生长大量二氧化铱晶体，因反复煅烧产生的裂缝较少。
将实施例1和对比例得到的钛阳极进行循环伏安曲线测试，图3为循环伏安曲线图，循环伏安曲线积分面积为循环伏安电量Q，而循环伏安电量Q与电极表面活性点数量成正比关系，则可用循环伏安电量Q来表征梯度涂层对电极表面活性点数目的关系。从图中可知，实施例1中钛阳极的循环伏安曲线B的曲线积分显著大于对比例的曲线积分，说明实施例1钛阳极有更高的电化学活性。
将实施例1和对比例得到的钛阳极进行极化测试。图4为实施例1与对比例中钛阳极的极化曲线，由图中可看出，实施例1钛阳极的曲线起峰电位低于对比例钛阳极，即在相同的电流密度下，实施例1钛阳极的析气活性更高。
将实施例1和对比例得到的钛阳极进行强化寿命测试，图5为强化寿命曲线，当槽压急剧升高至10V时停止测样，此时的测试时间为电极的强化寿命。由图可知，实施例1钛电极有更长的强化寿命，相较于对比例，强化寿命增长37.8%，此结果与SEM图相符，即实施例1钛电极表面裂纹更少，并且与对比例相比较，裂纹更细，在电解过程中涂层不容易整块剥落，从而延长了使用寿命。

Claims (10)

1.一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极，其特征在于，所述的钛阳极包括钛基体、金属氧化物活性涂层；所述金属氧化物活性涂层包括二氧化钛加固层、中间过渡层、表面铱富集活性层。
2.根据权利要求1所述的一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极，其特征在于，所述钛基体为TA1钛板或钛薄片。
3.根据权利要求1所述的一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极，其特征在于，所述二氧化钛加固层中，Ti与Ir的摩尔比为1:1.5~4.5，Ta与Ir的摩尔比为1:0.5~1.5。
4.根据权利要求1所述的一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极，其特征在于，所述中间过渡层中，Ti与Ir的摩尔比为1:4.5~6，Ta与Ir的摩尔比为1:1.5~2。
5.根据权利要求1所述的一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极，其特征在于，所述表面铱富集活性层中，Ti与Ir的摩尔比为1:7.5~12，Ta与Ir的摩尔比为1:2.5~4。
6.一种如权利要求1所述的梯度分布钛阳极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)钛基体处理：将钛基体进行碱洗除油、酸刻蚀、超声波水洗、干燥处理，得到表面粗糙的钛基体；
(2)前驱体溶液配制：将Ti源、Ta源、Ir源按照权利要求3所述比例溶于有机溶剂中，得到溶液A；将Ti源、Ta源、Ir源按照权利要求4所述比例溶于有机溶剂中，得到溶液B；将Ti源、Ta源、Ir源按照权利要求5所述比例溶于有机溶剂中，得到溶液C；
(3) 二氧化钛加固层涂覆：将溶液A用毛刷均匀涂覆在所述钛基体表面，然后置于100~120℃干燥10~15min，再在450~600℃下煅烧15~30min，取出在空气中冷却至室温，重复2~5次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到含有二氧化钛加固层的钛阳极；
(4) 中间过渡层涂覆：将溶液B用毛刷均匀涂覆在步骤(3)得到的钛阳极的表面，然后置于100~120℃干燥10~15min，再在450~600℃下煅烧15~30min，取出在空气中冷却至室温，重复2~5次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，得到含有二氧化钛加固层、中间过渡层的钛阳极；
(5) 表面铱富集活性层涂覆： 将溶液C用毛刷均匀涂覆在步骤（4）所得钛阳极表面，然后置于100~120℃干燥10~15min，再在450~600℃下煅烧15~30min，取出在空气中冷却至室温，重复2~5次本步骤所述涂覆、干燥、煅烧、冷却的操作，最后一次煅烧时间为1~2h，得到含有二氧化钛加固层、中间过渡层、表面铱富集活性层的钛阳极。
7.根据权利要求6所述的一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的碱洗除油处理包括：将钛基体在质量浓度为8~10%的NaOH溶液中于80-100℃下保持1-2h；；酸刻蚀处理包括：在草酸溶液中于90-100℃下保持1-3h。
8.根据权利要求6所述的一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的有机溶剂为无水乙醇与正丁醇混合溶液，所述无水乙醇和正丁醇的体积比为1:0~1。
9.根据权利要求6所述的一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的前驱体溶液金属离子总浓度为0.15~0.5mol/L。
10.根据权利要求6所述的一种表面富含二氧化铱的梯度分布钛阳极的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的Ti源为钛酸正四丁酯，Ta源为五氯化钽，Ir源为氯铱酸水合物。
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