CN113061911A - 用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法，其采用将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；再按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液。其目的在于提供一种更高的电解效率，使用寿命长，催化活性高，可有效降低阳极析氯过电位，降低电能消耗的用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法。

Description

用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法
技术领域
本发明涉及氢氧化钠制备领域，特别是一种用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法。
背景技术
船舶在低载航行中，利用海水压载是一种手段。船舶在加装压载水的同时，海水中的生物也随之被加装入到压载舱中，直至航程结束后排放到目的地海域。压载水跟随船舶从一地到它地，从而引起了有害水生物和病原体的传播。压载水的无控制排放可以对海洋生态系统、社会经济和公众健康造成危害。全球环保基金组织(GEF)已经把船舶压载水引起的外来物种入侵问题列为海洋四大危害之一。为了更有效的控制船舶压载水传播有害水生物和病原体，国际海事组织(IMO)于2004年通过了《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》。
目前研究开发或者得到应用的压载水处理方法较多，其中电解法是一种非常有前途的处理技术,在一定的条件下，它能杀灭压载水中绝大多数的有害水生物和病原体，且该技术方法方便、简单、不产生二次污染，将成为船舶运输业处理船舶压载水的主要技术。电解法处理压载水的原理是通过电解海水，产生次氯酸钠杀菌、浮游生物、病原体及其幼虫或孢子等，达到规定的杀菌效果。电解海水制氯阳极通常采用析氯电位低、寿命长且成本较低的钛基金属氧化物阳极。
钌钛涂层钛电极曾在处理船舶压载水领域大量使用，其缺点是使用寿命短。在钌钛涂层钛电极中，涂层中的Ti可以与钛基体紧密结合，从而增强表面涂层和钛基体的结合力。但是通过扫描电镜可以观察到Ru—Ti/Ti电极表面呈堆积的颗粒状，结晶稀松，并且实际使用过程中由于寿命较短，其稳定性和实用性并不乐观。研究表明，Ru—Ti/Ti电极由于氯氧电位差较小，通常在实际电解船舶压载水过程中，析出氯气的同时会析出较多的副产物氧气，由于Ru—Ti/Ti稀松的表面结构，氧气很容易扩散迁移到钛基体表面并且与钛基体形成一层TiO2钝化膜，从而一个反向电阻就在表面涂层和钛基体之间形成了，钌钛电极很快钝化丧失活性。因此单纯的钌钛电极并不是一种特别适合于处理船舶压载水的阳极。并且由于船舶在实际运行中，海水的温度、盐度并非一成不变，当船舶运行至低温淡水区域时，由于淡水中的Cl—浓度较低，且温度较低，使得钌钛阳极无法直接产生足够的Cl2、ClO—等氧化物来杀死淡水中的水生生物、微生物、病毒和细菌等。针对这种情况，急需研制一种具有高电解效率及长寿命的适用于电解低温低盐度海水用阳极。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有更高的电解效率，使用寿命长，催化活性高，可有效降低阳极析氯过电位，降低电能消耗的用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法。
本发明的用于电解低温低盐度海水阳极，其采用如下步骤制成：
A、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；
B、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；
C、按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
D、对含有钛元素的金属基体进行酸洗，去除金属基体的表面氧化层；
E、将步骤C得到的活性涂层涂液涂布到经过步骤D处理过的金属基体上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为400℃—450℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在金属基体的外表面生成一个活性涂层；
F、在步骤E得到的金属基体上继续涂布一层活性涂层涂液到新生成的活性涂层上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，然后继续在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，如此循环往复，直至金属基体表面的活性涂层的涂覆量≥21g/m2；
G、对步骤F得到的金属基体进行烧成热处理，烧成热处理温度为450℃—550℃，烧成热处理时间为200-300分钟，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
优选的，所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为115g/L—135g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为25％—30％，钛元素的摩尔比为45％—60％，钯元素的摩尔比为10％—20％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照0.5g/L—5g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤E中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为410℃—440℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为460℃—520℃，热处理的时间为35分钟—80分钟。
优选的，所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为123g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为28％，钛元素的摩尔比为57％，钯元素的摩尔比为15％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照1.5g/L—4g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为470℃—500℃，热处理的时间为40分钟—60分钟；
所述步骤G中烧成热处理时间为250-300分钟。
优选的，所述钌元素的可溶性盐为RuCl3或RuN4O10，钛元素的可溶性盐为TiCl4或Ti(NO3)4，钯元素的可溶性盐为氯化钯。
本发明的用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其包括如下步骤：
A、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；
B、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；
C、按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
D、对含有钛元素的金属基体进行酸洗，去除金属基体的表面氧化层；
E、将步骤C得到的活性涂层涂液涂布到经过步骤D处理过的金属基体上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为400℃—450℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在金属基体的外表面生成一个活性涂层；
F、在步骤E得到的金属基体上继续涂布一层活性涂层涂液到新生成的活性涂层上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，然后继续在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，如此循环往复，直至金属基体表面的活性涂层的涂覆量≥21g/m2。
G、对步骤F得到的金属基体进行烧成热处理，烧成热处理温度为450℃—550℃，烧成热处理时间为200-300分钟，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
优选的，所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为115g/L—135g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为25％—30％，钛元素的摩尔比为45％—60％，钯元素的摩尔比为10％—20％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照0.5g/L—5g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤E中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为410℃—440℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为460℃—520℃，热处理的时间为35分钟—80分钟。
优选的，所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为123g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为28％，钛元素的摩尔比为57％，钯元素的摩尔比为15％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照1.5g/L—4g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为470℃—500℃，热处理的时间为40分钟—60分钟；
所述步骤G中烧成热处理时间为250-300分钟。
优选的，所述步骤F中在金属基体的外表面涂布活性涂层涂液并进行热处理的次数为7次—12次，活性涂层的单层披覆量为2g/m2—4g/m2。
优选的，所述步骤F中在金属基体的外表面涂布活性涂层涂液并进行热处理的次数为8次—10次，活性涂层的单层披覆量为2.5g/m2—3.5g/m2。
优选的，所述钌元素的可溶性盐为RuCl3或RuN4O10，钛元素的可溶性盐为TiCl4或Ti(NO3)4，钯元素的可溶性盐为氯化钯。
本发明的用于电解低温低盐度海水阳极，其采用将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；再按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液。本发明的用于电解低温低盐度海水阳极通过与比较例的对比看出，本发明的技术方案的电解效率要比比较例提高10％以上，本发明的用于电解低温低盐度海水阳极在强化寿命电解2000小时以后，涂层残留量≥90％，这一数值要远远大于比较例。由此可见，由于具有了上述本发明特有的技术特征，使得本发明的用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法具有更高的电解效率，使用寿命长，催化活性高，可有效降低阳极析氯过电位，降低电能消耗的特点。
本发明的用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法的其他细节和特点可通过阅读下文详加描述的实施例便可清楚明了。
具体实施方式
电解法处理压载水的原理是通过电解海水产生次氯酸钠，用以杀灭病菌、浮游生物、病原体及其幼虫或孢子等，以达到规定的杀菌效果，该技术的基础是通过电解海水产生次氯酸钠，属于电化学领域。
本发明的用于电解低温低盐度海水阳极，其采用如下步骤制成：
A、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；
B、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；
C、按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
D、对含有钛元素的金属基体进行酸洗，去除金属基体的表面氧化层；
E、将步骤C得到的活性涂层涂液涂布到经过步骤D处理过的金属基体上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为400℃—450℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在金属基体的外表面生成一个活性涂层；
F、在步骤E得到的金属基体上继续涂布一层活性涂层涂液到新生成的活性涂层上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，然后继续在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，如此循环往复，直至金属基体表面的活性涂层的涂覆量≥21g/m2；
G、对步骤F得到的金属基体进行烧成热处理，烧成热处理温度为450℃—550℃，烧成热处理时间为200-300分钟，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
本发明通过在钌钛涂层钛电极中添加铂系元素钯，并通过添加石墨烯改善阳极涂层的显微结构，从而使该阳极在低温低盐度海水，即1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为69.5％，电解2000小时后，涂层残留量＞93％，这表明其使用寿命更长。通过对比实验可以看出，本发明的用于电解低温低盐度海水阳极阳极可以在低温低盐度海水中保持较高的电解效率，且使用寿命更长。
作为本发明的进一步改进，上述步骤B中水溶液中的全金属浓度为115g/L—135g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为25％—30％，钛元素的摩尔比为45％—60％，钯元素的摩尔比为10％—20％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照0.5g/L—5g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤E中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为410℃—440℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为460℃—520℃，热处理的时间为35分钟—80分钟。
作为本发明的进一步改进，上述步骤B中水溶液中的全金属浓度为123g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为28％，钛元素的摩尔比为57％，钯元素的摩尔比为15％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照1.5g/L—4g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为470℃—500℃，热处理的时间为40分钟—60分钟；
所述步骤G中烧成热处理时间为250-300分钟。
作为本发明的进一步改进，上述钌元素的可溶性盐为RuCl3或RuN4O10，钛元素的可溶性盐为TiCl4或Ti(NO3)4，钯元素的可溶性盐为氯化钯。
上述活性涂层中按照金属成分计的钌元素、钛元素和钯元素的质量百分比可以通过x射线荧光测试仪检测得到。
本发明的用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其包括如下步骤：
A、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；
B、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；
C、按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
D、对含有钛元素的金属基体进行酸洗，去除金属基体的表面氧化层；
E、将步骤C得到的活性涂层涂液涂布到经过步骤D处理过的金属基体上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为400℃—450℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在金属基体的外表面生成一个活性涂层；
F、在步骤E得到的金属基体上继续涂布一层活性涂层涂液到新生成的活性涂层上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，然后继续在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，如此循环往复，直至金属基体表面的活性涂层的涂覆量≥21g/m2；
G、对步骤F得到的金属基体进行烧成热处理，烧成热处理温度为450℃—550℃，烧成热处理时间为200-300分钟，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
作为本发明的进一步改进，上述步骤B中水溶液中的全金属浓度为115g/L—135g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为25％—30％，钛元素的摩尔比为45％—60％，钯元素的摩尔比为10％—20％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照0.5g/L—5g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤E中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为410℃—440℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为460℃—520℃，热处理的时间为35分钟—80分钟。
作为本发明的进一步改进，上述步骤B中水溶液中的全金属浓度为123g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为28％，钛元素的摩尔比为57％，钯元素的摩尔比为15％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照1.5g/L—4g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为470℃—500℃，热处理的时间为40分钟—60分钟；
所述步骤G中烧成热处理时间为250-300分钟。
作为本发明的进一步改进，上述步骤F中在金属基体的外表面涂布活性涂层涂液并进行热处理的次数为7次—12次，活性涂层的单层披覆量为2g/m2—4g/m2。
作为本发明的进一步改进，上述步骤F中在金属基体的外表面涂布活性涂层涂液并进行热处理的次数为8次—10次，活性涂层的单层披覆量为2.5g/m2—3.5g/m2。
作为本发明的进一步改进，上述钌元素的可溶性盐为RuCl3或RuN4O10，钛元素的可溶性盐为TiCl4或Ti(NO3)4，钯元素的可溶性盐为氯化钯。
实施例1
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，然后加入氯化钯，使其原子百分比含量为Ru：20—35％，Ti：40—65％，Pd：5—25％，再加入少量的盐酸，全金属浓度达到123g/L，最后按照溶液含量为0.1g/L—6g/L的比例向溶有三氯化钌、四氯化钛和氯化钯的溶液中加入粉末状的石墨烯，再用超声波仪使粉末状的石墨烯与盐溶液混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥21g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述用于电解低温低盐度海水阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为66.9％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量＞91.2％。
实施例2
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，然后加入氯化钯，使其原子百分比含量为Ru：20％，Ti：65％，Pd：15％，再加入少量的盐酸，全金属浓度达到123g/L，最后按照溶液含量为4.2g/L的比例向溶有三氯化钌、四氯化钛和氯化钯的溶液中加入粉末状的石墨烯，再用超声波仪使粉末状的石墨烯与盐溶液混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥21g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述用于电解低温低盐度海水阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为68.2％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量＞92.5％。
实施例3
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，然后加入氯化钯，使其原子百分比含量为Ru：28％，Ti：57％，Pd：15％，再加入少量的盐酸，全金属浓度达到123g/L，最后按照溶液含量为2.2g/L的比例向溶有三氯化钌、四氯化钛和氯化钯的溶液中加入粉末状的石墨烯，再用超声波仪使粉末状的石墨烯与盐溶液混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥21g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述用于电解低温低盐度海水阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为69.5％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量＞93.2％。
实施例4
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，然后加入氯化钯，使其原子百分比含量为Ru：35％，Ti：50％，Pd：15％，再加入少量的盐酸，全金属浓度达到133g/L，最后按照溶液含量为1.2g/L的比例向溶有三氯化钌、四氯化钛和氯化钯的溶液中加入粉末状的石墨烯，再用超声波仪使粉末状的石墨烯与盐溶液混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥25g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述用于电解低温低盐度海水阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为66.5％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量＞91.0％。
实施例5
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，然后加入氯化钯，使其原子百分比含量为Ru：35％，Ti：40％，Pd：25％，再加入少量的盐酸，全金属浓度达到140g/L，最后按照溶液含量为0.2g/L的比例向溶有三氯化钌、四氯化钛和氯化钯的溶液中加入粉末状的石墨烯，再用超声波仪使粉末状的石墨烯与盐溶液混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥23g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述用于电解低温低盐度海水阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为66.5％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量＞92.8％。
实施例6
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，然后加入氯化钯，使其原子百分比含量为Ru：35％，Ti：45％，Pd：20％，再加入少量的盐酸，全金属浓度达到110g/L，最后按照溶液含量为5.8g/L的比例向溶有三氯化钌、四氯化钛和氯化钯的溶液中加入粉末状的石墨烯，再用超声波仪使粉末状的石墨烯与盐溶液混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥23g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述用于电解低温低盐度海水阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为65.5％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量＞92.3％。
实施例7
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，然后加入氯化钯，使其原子百分比含量为Ru：30％，Ti：55％，Pd：15％，再加入少量的盐酸，全金属浓度达到120g/L，最后按照溶液含量为1.8g/L的比例向溶有三氯化钌、四氯化钛和氯化钯的溶液中加入粉末状的石墨烯，再用超声波仪使粉末状的石墨烯与盐溶液混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥23g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述用于电解低温低盐度海水阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为64.8％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量＞92.7％。
对比例1
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，使其原子百分比含量为Ru：35％，Ti：65％，再加入少量的盐酸，全溶质浓度达到168g/L，混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥21g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为22.1％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量为30％。
对比例2
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，然后加入氯化钯，使其原子百分比含量为Ru：20—35％，Ti：40—65％，Pd：5—25％，再加入少量的盐酸，全金属浓度达到123g/L，混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥21g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为50.1％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量为38％。
对比例3
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，然后加入氯化镧，使其原子百分比含量为Ru：20—35％，Ti：40—65％，La：5—25％，再加入少量的盐酸，全金属浓度达到123g/L，混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥21g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为38.4％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量为36％。
对比例4
涂液配制：取三氯化钌溶液，加入四氯化钛，然后加入氯化铂，使其原子百分比含量为Ru：20—35％，Ti：40—65％，Pt：5—25％，再加入少量的盐酸，全金属浓度达到123g/L，混合均匀，得到活性涂层涂液。
涂布和烧付：将活性涂层涂液均匀的涂刷到预处理好的采用钛拉网制成的金属基体上，第一次410℃—430℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；第二次至最后一次470℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟；依次重复此步骤，使涂覆量≥21g/m2，在热处理温度为490℃—550℃，热处理时间为250-300分钟的条件下烧成，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
将上述阳极在1.5psu海水、10℃、585A/m2电流密度的条件下检测，电解效率为46.3％，电解2000小时后，金属基体外表面的活性涂层的残留量为32％。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.用于电解低温低盐度海水阳极，其特征在于采用如下步骤制成：
A、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；
B、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；
C、按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
D、对含有钛元素的金属基体进行酸洗，去除金属基体的表面氧化层；
E、将步骤C得到的活性涂层涂液涂布到经过步骤D处理过的金属基体上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为400℃—450℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在金属基体的外表面生成一个活性涂层；
F、在步骤E得到的金属基体上继续涂布一层活性涂层涂液到新生成的活性涂层上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，然后继续在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，如此循环往复，直至金属基体表面的活性涂层的涂覆量≥21g/m2；
G、对步骤F得到的金属基体进行烧成热处理，烧成热处理温度为450℃—550℃，烧成热处理时间为200-300分钟，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
2.根据权利要求1所述的用于电解低温低盐度海水阳极，其特征在于所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为115g/L—135g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为25％—30％，钛元素的摩尔比为45％—60％，钯元素的摩尔比为10％—20％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照0.5g/L—5g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤E中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为410℃—440℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为460℃—520℃，热处理的时间为35分钟—80分钟。
3.根据权利要求2所述的用于电解低温低盐度海水阳极，其特征在于所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为123g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为28％，钛元素的摩尔比为57％，钯元素的摩尔比为15％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照1.5g/L—4g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为470℃—500℃，热处理的时间为40分钟—60分钟；
所述步骤G中烧成热处理时间为250-300分钟。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其特征在于所述钌元素的可溶性盐为RuCl3或RuN4O10，钛元素的可溶性盐为TiCl4或Ti(NO3)4，钯元素的可溶性盐为氯化钯。
5.用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
A、准备钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐；
B、将钌元素的可溶性盐、钛元素的可溶性盐和钯元素的可溶性盐溶解在水中，令水溶液中的全金属浓度为110g/L—140g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为20％—35％，钛元素的摩尔比为40％—65％，钯元素的摩尔比为5％—25％,得到盐溶液；
C、按照0.1g/L—6g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
D、对含有钛元素的金属基体进行酸洗，去除金属基体的表面氧化层；
E、将步骤C得到的活性涂层涂液涂布到经过步骤D处理过的金属基体上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为400℃—450℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在金属基体的外表面生成一个活性涂层；
F、在步骤E得到的金属基体上继续涂布一层活性涂层涂液到新生成的活性涂层上，然后在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，然后继续在含氧氛围下对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理，热处理温度为450℃—550℃，热处理的时间为30分钟—100分钟，并在前次生成的活性涂层的外表面再生成一个新的活性涂层，如此循环往复，直至金属基体表面的活性涂层的涂覆量≥21g/m2；
G、对步骤F得到的金属基体进行烧成热处理，烧成热处理温度为450℃—550℃，烧成热处理时间为200-300分钟，得到用于电解低温低盐度海水阳极。
6.根据权利要求5所述的用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其特征在于所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为115g/L—135g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为25％—30％，钛元素的摩尔比为45％—60％，钯元素的摩尔比为10％—20％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照0.5g/L—5g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤E中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为410℃—440℃，热处理的时间为35分钟—80分钟；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为460℃—520℃，热处理的时间为35分钟—80分钟。
7.根据权利要求6所述的用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其特征在于所述步骤B中水溶液中的全金属浓度为123g/L，按照金属成分计，其中钌元素的摩尔比为28％，钛元素的摩尔比为57％，钯元素的摩尔比为15％,得到盐溶液；
所述步骤C中按照1.5g/L—4g/L的比例向步骤B得到盐溶液中加入粉末状的石墨烯，然后用超声波混合仪将石墨烯均匀混入盐溶液中，得到活性涂层涂液；
所述步骤F中对披敷涂布溶液的金属基体进行热处理时的热处理温度为470℃—500℃，热处理的时间为40分钟—60分钟；
所述步骤G中烧成热处理时间为250-300分钟。
8.根据权利要求5或6或7所述的用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其特征在于所述步骤F中在金属基体的外表面涂布活性涂层涂液并进行热处理的次数为7次—12次，活性涂层的单层披覆量为2g/m2—4g/m2。
9.根据权利要求8所述的用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其特征在于所述步骤F中在金属基体的外表面涂布活性涂层涂液并进行热处理的次数为8次—10次，活性涂层的单层披覆量为2.5g/m2—3.5g/m2。
10.根据权利要求9所述的用于电解低温低盐度海水阳极的制备方法，其特征在于所述钌元素的可溶性盐为RuCl3或RuN4O10，钛元素的可溶性盐为TiCl4或Ti(NO3)4，钯元素的可溶性盐为氯化钯。
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