CN114351179A - 一种具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板及其制备方法 - Google Patents
一种具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114351179A CN114351179A CN202111458563.1A CN202111458563A CN114351179A CN 114351179 A CN114351179 A CN 114351179A CN 202111458563 A CN202111458563 A CN 202111458563A CN 114351179 A CN114351179 A CN 114351179A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium
- solution
- intermediate layer
- anode plate
- manganese
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 112
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 112
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- NOYOHPZBXRSORJ-UHFFFAOYSA-N [Ir].[Mn].[Ta] Chemical compound [Ir].[Mn].[Ta] NOYOHPZBXRSORJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 42
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 15
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 52
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 37
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 33
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 32
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 21
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 21
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 18
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 18
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 18
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 11
- OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I tantalum(v) chloride Chemical compound Cl[Ta](Cl)(Cl)(Cl)Cl OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I 0.000 claims description 11
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- -1 uniformly stirring Substances 0.000 claims description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 9
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 claims description 9
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims description 4
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims description 4
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 241000779819 Syncarpia glomulifera Species 0.000 claims description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 2
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001739 pinus spp. Substances 0.000 claims description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 2
- 229940036248 turpentine Drugs 0.000 claims description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 3
- 150000003481 tantalum Chemical class 0.000 abstract description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 35
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 21
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 5
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- ULFQGKXWKFZMLH-UHFFFAOYSA-N iridium tantalum Chemical compound [Ta].[Ir] ULFQGKXWKFZMLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VONLASUMRVUZLY-UHFFFAOYSA-N [Ir].[Ti].[Ta] Chemical compound [Ir].[Ti].[Ta] VONLASUMRVUZLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical compound Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- WNZQDUSMALZDQF-UHFFFAOYSA-N isobenzofuranone Natural products C1=CC=C2C(=O)OCC2=C1 WNZQDUSMALZDQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical group [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910019032 PtCl2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229940075397 calomel Drugs 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 150000002503 iridium Chemical class 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
本发明提供了一种具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板及其制备方法，所述具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板以钛板作为基板，金属铂作为中间层，铱钽锰的混合氧化物作为表面活性层。本发明通过激光表面合金化制作的铂中间层，可以增强钛基和活性涂层的结合力，同时在钛基板上形成一层致密层，可以减缓钛基体的钝化，从而进一步提高钛阳极的寿命；用硝酸锰取代部分贵金属钽盐，通过热分解法制作的铱钽锰活性涂层，不仅可以降低制作成本，也能增强电极的电催化活性，增加电极的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及阳极板领域，尤其涉及一种具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板及其制备方法。
背景技术
金属氧化物涂层的钛电极是一种不溶性电极，在电解海水、废水处理、电镀、电合成、电沉积、阴极保护等方面获得广泛应用。在不溶性的钛阳极上涂覆贵金属涂层，使其具有良好的电催化活性与电化学稳定性，其中铱钽涂层钛阳极,被公认为酸性析氧环境中最理想的阳极材料，但钛基体和表面涂层之间的结合界面处易形成一层钝化膜，易导致电极涂层失效，降低其寿命，且钽价格昂贵，低寿命高成本制约了其应用前景。
发明内容
为了解决上述问题，本发明利用价廉的金属替换高价格的钽盐和铱盐制成活性层涂液，来降低其制作成本，通过添加中间层的方式来提高其寿命，公开了一种具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板 (Ti-Pt-IrO2+Ta2O5+MnO2),以钛板作基板，金属铂为中间层，表面活性层是铱钽锰的混合氧化物，包括质量比为(40.5-44)：(16-18.5)： (6.2-10.6)的二氧化铱、五氧化二钽、二氧化锰。
本发明还公开了上述具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板的制备方法，包含以下步骤：
S1、钛基板的表面处理步骤：先对钛基板进行喷砂表面处理，除去表面的氧化膜，再用除油剂进行除油，除油后用清水冲净，放入氢氧化钠和丙酮的混合溶液进行碱洗，碱洗结束用清水冲净后至于草酸溶液中煮沸刻蚀，酸洗结束后，用清水冲洗待用；
S2、中间层的制备步骤：将铂粉加入粘合剂溶液中，搅拌均匀，涂覆在S1所述处理好的钛基板上，送入激光表面合金化设备进行表面镀层,得到镀铂的钛阳极板(Ti-Pt)；
S3、活性层溶液的制备步骤：将氯铱酸、五氯化钽和硝酸锰完全溶解在有机溶剂中，搅拌混合均匀；
S4、用刷子将S3所述溶液均匀地涂覆于在S2所述的钛阳极板上，加热烘干，待表面烘干后，将钛板放入热处理炉中高温氧化烧结，烧结后将钛板取出空冷至室温，再重复S4所述步骤，涂刷、烘干、氧化烧结若干次，再在同样的温度下缓慢退火处理，得到所述具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板(Ti-Pt-IrO2+Ta2O5+MnO2)，其中IrO2、Ta2O5、 MnO2的质量比为(40.5-44)：(16-18.5)：(6.2-10.6)。
优选地、步骤S1中：所述碱洗溶液中氢氧化钠和丙酮的总含量为20-30％，碱洗时间1-2h，所述草酸溶液中草酸含量为10-20％，所述刻蚀时间为2-3h。
优选地、步骤S2中：所述粘合剂溶液为酒精松香溶液、丙酮硼砂溶液、透明胶溶液和环氧树脂溶液中的一种或多种，所述激光表面合金化设备设定的激光扫描速度为10-17mm/s，输出功率为 500-700w。
优选地、步骤S3中：所述氯铱酸和五氯化钽和硝酸锰的质量比为(9.2-10)：(3.1-3.6)：(1-1.7)，所述有机溶液是甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、甲苯、甲醚、乙醚、甲酞胺、松节油中的一种或多种。
优选地、S4步骤中：所述的烘干加热温度为70-90℃,所述烘干时间为10-20min，所述高温氧化烧结温度为480-500℃，所述烧结时间为10-15min，所述重复次数为8-15次，所述退火时间为2-3h。
本发明的有益效果是：
1、二氧化锰具有良好的电催化活性和抗腐蚀性，且其前驱体硝酸锰价格低廉，用前驱体取代部分价格昂贵的钽盐，热分解制成的氧化锰与氧化铱混合氧化物活性涂层，能降低电极的制作成本，提高电极的电催化活性，增加电极的稳定性。
2、通过激光表面合金化制作的铂中间层，相比于电镀铂中间层，更能增强了活性涂层与钛基体的结合力，其在基体上形成了一层致密层，阻止了活性氧和电解液的渗透，可以减缓钛基体的钝化，从而进一步提高电极的使用寿命。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是各实施例和对比例所得钛阳极板的极化曲线；
图2是各实施例和对比例所得钛阳极板的循环伏安曲线。
具体实施方式
以下采用三组实施例及四组对比例来来对本发明进行进一步说明。其中对比例1为铱钽钛阳极(Ti-IrO2+Ta2O5)；对比例2是不含 Pt中间层，引入MnO2的铱钽锰钛阳极(Ti-IrO2+Ta2O5+MnO2)；对比例3为不引入Mn02，含Pt中间层的铱钽钛阳极(Ti-Pt-IrO2+Ta2O5)；对比例4为采用电镀Pt方法制备的含中间层的铱钽锰钛阳极，具体配方见表1。
表1：
对比例1：
S1、钛基板的表面处理：先对钛基板进行喷砂表面处理，除去表面的氧化膜，再用除油剂进行除油，除油后用清水冲净，放入总含量为25％的氢氧化钠和丙酮的混合溶液进行碱洗，碱洗1.5h后用清水冲净，至于15％的草酸溶液中，煮沸刻蚀2.5h，酸洗刻蚀结束后，用清水冲洗待用。
S2、活性层溶液的制备：将96份氯铱酸、48份五氯化钽溶解在200份正丁醇有机溶剂中，搅拌混合均匀。
S3、用刷子将S2所述溶液均匀地涂覆于在S1所述的处理好的钛阳极板上，80℃加热烘干15min，待表面烘干后，将钛板放入热处理炉中，在490℃的高温下氧化烧结12min，烧结后将钛板取出空冷至室温，再重复S4所述步骤，涂刷、烘干、氧化烧结12次，再在490℃的温度下缓慢退火处理2.5h，得到铱钽涂层钛阳极板 (Ti-IrO2+Ta2O5)，记为产品A。
对比例2：
S1、钛基板的表面处理：先对钛基板进行喷砂表面处理，除去表面的氧化膜，再用除油剂进行除油，除油后用清水冲净，放入总含量为25％的氢氧化钠和丙酮的混合溶液进行碱洗，碱洗1.5h后用清水冲净，至于15％的草酸溶液中，煮沸刻蚀2.5h，酸洗刻蚀结束后，用清水冲洗待用。
S2、活性层溶液的制备：将96份氯铱酸、34份五氯化钽和14 份硝酸锰溶解在200份正丁醇有机溶剂中，搅拌混合均匀。
S3、用刷子将S2所述溶液均匀地涂覆于在S1所述的处理好的钛阳极板上，80℃加热烘干15min，待表面烘干后，将钛板放入热处理炉中，在490℃的高温下氧化烧结12min，烧结后将钛板取出空冷至室温，再重复S4所述步骤，涂刷、烘干、氧化烧结12次，再在490℃的温度下缓慢退火处理2.5h，得到铱钽锰涂层钛阳极板 (Ti-IrO2+Ta2O5+MnO2)，记为产品B。
对比例3：
S1、钛基板的表面处理：先对钛基板进行喷砂表面处理，除去表面的氧化膜，再用除油剂进行除油，除油后用清水冲净，放入总含量为25％的氢氧化钠和丙酮的混合溶液进行碱洗，碱洗1.5h后用清水冲净，至于15％的草酸溶液中，煮沸刻蚀2.5h，酸洗刻蚀结束后，用清水冲洗待用。
S2、中间层的制备：将100份铂粉加入200份的粘合剂丙酮硼砂溶液中，搅拌均匀，涂覆在S1所述处理好的钛基板上，送入激光表面合金化设备进行表面镀层,激光扫描速度为14mm/s，输出功率为 600w，得到激光表面合金化镀铂的钛阳极板(Ti-Pt)。
S3、活性层溶液的制备：将96份氯铱酸、48份五氯化钽溶解在 200份正丁醇有机溶剂中，搅拌混合均匀。
S4、用刷子将S3所述溶液均匀地涂覆于在S2所述的钛阳极板上，80℃加热烘干15min，待表面烘干后，将钛板放入热处理炉中，在 490℃的高温下氧化烧结12min，烧结后将钛板取出空冷至室温，再重复S4所述步骤，涂刷、烘干、氧化烧结12次，再在490℃的温度下缓慢退火处理2.5h，得到具有通过激光表面合金化镀Pt中间层的铱钽涂层钛阳极板(Ti-Pt-IrO2+Ta2O5)，记为产品C。
对比例4：
S1、钛基板的表面处理：先对钛基板进行喷砂表面处理，除去表面的氧化膜，再用除油剂进行除油，除油后用清水冲净，放入总含量为25％的氢氧化钠和丙酮的混合溶液进行碱洗，碱洗1.5h后用清水冲净，至于15％的草酸溶液中，煮沸刻蚀2.5h，酸洗刻蚀结束后，用清水冲洗待用。
S2、中间层的制备：以1mol/L的H2SO4溶液和0.2g/L的PtCl2为电镀溶液，以铂为阳极，参比电极为饱和氯化钾甘汞电极，电流密度4A/dm2，在50℃恒温下对S1所述处理好的钛阳极进行电镀，电镀 30min后得到电镀铂的钛阳极(Ti-Pt)。
S3、活性层溶液的制备：将96份氯铱酸、34份五氯化钽和14 份硝酸锰溶解在200份正丁醇有机溶剂中，搅拌混合均匀。
S4、用刷子将S3所述溶液均匀地涂覆于在S2所述的钛阳极板上， 80℃加热烘干15min，待表面烘干后，将钛板放入热处理炉中，在 490℃的高温下氧化烧结12min，烧结后将钛板取出空冷至室温，再重复S4所述步骤，涂刷、烘干、氧化烧结12次，再在490℃的温度下缓慢退火处理2.5h，得到具有电镀Pt中间层的铱钽锰涂层钛阳极板(Ti-Pt-IrO2+Ta2O5+MnO2)，记为产品D。
实施例1：
S1、钛基板的表面处理：先对钛基板进行喷砂表面处理，除去表面的氧化膜，再用除油剂进行除油，除油后用清水冲净，放入总含量为25％的氢氧化钠和丙酮的混合溶液进行碱洗，碱洗1.5h后用清水冲净，至于15％的草酸溶液中，煮沸刻蚀2.5h，酸洗刻蚀结束后，用清水冲洗待用。
S2、中间层的制备：将100份铂粉加入200份的粘合剂丙酮硼砂溶液中，搅拌均匀，涂覆在S1所述处理好的钛基板上，送入激光表面合金化设备进行表面镀层,激光扫描速度为14mm/s，输出功率为 600w，得到激光表面合金化镀铂的钛阳极板(Ti-Pt)。
S3、活性层溶液的制备：将96份氯铱酸、34份五氯化钽和14 份硝酸锰溶解在200份正丁醇有机溶剂中，搅拌混合均匀。
S4、用刷子将S3所述溶液均匀地涂覆于在S2所述的钛阳极板上， 80℃加热烘干15min，待表面烘干后，将钛板放入热处理炉中，在 490℃的高温下氧化烧结12min，烧结后将钛板取出空冷至室温，再重复S4所述步骤，涂刷、烘干、氧化烧结12次，再在490℃的温度下缓慢退火处理2.5h，得到本发明所述的具有通过激光表面合金化镀Pt中间层的铱钽锰涂层钛阳极板(Ti-Pt-IrO2+Ta2O5+MnO2)，记为产品E。
实施例2：
S1、钛基板的表面处理：先对钛基板进行喷砂表面处理，除去表面的氧化膜，再用除油剂进行除油，除油后用清水冲净，放入总含量为20％的氢氧化钠和丙酮的混合溶液进行碱洗，碱洗2h后用清水冲净，至于10％的草酸溶液中，煮沸刻蚀3h，酸洗刻蚀结束后，用清水冲洗待用。
S2、中间层的制备：将100份铂粉加入200份的粘合剂酒精松香溶液中，搅拌均匀，涂覆在S1所述处理好的钛基板上，送入激光表面合金化设备进行表面镀层,激光扫描速度为10mm/s，输出功率为 500w，得到激光表面合金化镀铂的钛阳极板(Ti-Pt)。
S3、活性层溶液的制备：将92份氯铱酸、31份五氯化钽和10 份硝酸锰溶解在200份乙醇有机溶剂中，搅拌混合均匀。
S4、用刷子将S3所述溶液均匀地涂覆于在S2所述的钛阳极板上， 70℃加热烘干20min，待表面烘干后，将钛板放入热处理炉中，在 480℃的高温下氧化烧结15min，烧结后将钛板取出空冷至室温，再重复S4所述步骤，涂刷、烘干、氧化烧结15次，再在480℃的温度下缓慢退火处理3h，得到本发明所述的具有通过激光表面合金化镀 Pt中间层的铱钽锰涂层钛阳极板(Ti-Pt-IrO2+Ta2O5+MnO2)，记为产品F。
实施例3：
S1、钛基板的表面处理：先对钛基板进行喷砂表面处理，除去表面的氧化膜，再用除油剂进行除油，除油后用清水冲净，放入总含量为30％的氢氧化钠和丙酮的混合溶液进行碱洗，碱洗1h后用清水冲净，至于20％的草酸溶液中，煮沸刻蚀2h，酸洗刻蚀结束后，用清水冲洗待用。
S2、中间层的制备：将100份铂粉加入100份透明胶溶液和100 份环氧树脂溶液的混合粘合剂溶液中，搅拌均匀，涂覆在S1所述处理好的钛基板上，送入激光表面合金化设备进行表面镀层,激光扫描速度为17mm/s，输出功率为700w，得到激光表面合金化镀铂的钛阳极板(Ti-Pt)。
S3、活性层溶液的制备：将100份氯铱酸、36份五氯化钽和17 份硝酸锰溶解在100份异丙醇和100份甲酞胺的混合有机溶剂中，搅拌混合均匀。
S4、用刷子将S3所述溶液均匀地涂覆于在S2所述的钛阳极板上， 90℃加热烘干10min，待表面烘干后，将钛板放入热处理炉中，在 500℃的高温下氧化烧结10min，烧结后将钛板取出空冷至室温，再重复S4所述步骤，涂刷、烘干、氧化烧结8次，再在500℃的温度下缓慢退火处理2h，得到本发明所述的具有通过激光表面合金化镀 Pt中间层的铱钽锰涂层钛阳极(Ti-Pt-IrO2+Ta2O5+MnO2)，记为产品 G。
对上述A、B、C、D、E、F、G产品进行以下性能测定。
电化学性能测试：在电化学工作站上，用铂片作为辅助电极，用饱和甘汞电极作为参比电极，工作电极为实施方式中的产品。控制温度25℃，在0.5mol/L的H2SO4电解溶液中采用线性扫描技术，测定电极的阳极极化曲线和循环伏安曲线。所得阳极极化曲线见图1，所得循环伏安曲线见图2。
强化电解寿命测定：将实施方式中的产品加工成电极面积1cm2的样品，纯钛片作阴极，极间距2cm，电流密度为20mA/cm2，控制温度40℃，在0.5mol/H2SO4的电解溶液中，电解电压相对于电解初始值升高10V所经历的时间即为电极的强化寿命。所得强化电解寿命见表2。
表2：
| 产品 | A | B | C | D | E | F | G |
| 强化电解寿命/h | 282 | 324 | 495 | 588 | 647 | 638 | 651 |
极化曲线反映的主要信息为电极的电催化活性，同电流密度时极化曲线对应电位越小代表电催化活性越高，即在相同的析氧电位下，具有较高的析氧电流密度，表明所制备的氧化物涂层钛阳极具有更高的析氧电催化活性。由图1可知本发明提供的制备方法制得的产品E、F、G较产品A、B、C、D具有更高的析氧电催化活性。
循环伏安曲线所包围的伏安面积与钛阳极涂层表面电荷容量成正比，循环伏安曲线包围的面积越大，则表明氧化物阳极表面的伏安电量也越大，表面的活性点数量越多，电化学有效表面积越大，电极的电催化活性越稳定。由图2可知本发明提供的制备方法制得的产品 E、F、G较产品A、B、C、D具有更稳定的电催化活性。
由表2可知本发明提供的制备方法制得的产品E、F、G较产品A、 B、C、D有更长的使用寿命，产品E较产品A电解寿命提高了129.4％，较产品B电解寿命提高了99.7％，较产品C电解寿命提高了30.7％，较产品D电解寿命提高了10.0％。
Claims (6)
1.一种具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板，其特征在于，依次包括钛基板，中间层金属铂，以及表面活性层，所述表面活性层是铱钽锰的混合氧化物，包括质量比为(40.5-44)：(16-18.5)：(6.2-10.6)的二氧化铱、五氧化二钽、二氧化锰。
2.一种如权利要求1所述的具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、钛基板的表面处理步骤：先对钛基板进行喷砂表面处理，除去表面的氧化膜，再用除油剂进行除油，除油后用清水冲净，放入氢氧化钠和丙酮的混合溶液进行碱洗，碱洗结束用清水冲净后至于草酸溶液中煮沸刻蚀，酸洗结束后，用清水冲洗待用；
S2、中间层的制备步骤：将铂粉加入粘合剂溶液中，搅拌均匀，涂覆在S1所述处理好的钛基板上，送入激光表面合金化设备进行表面镀层，得到镀铂的钛阳极板；
S3、活性层溶液的制备步骤：将氯铱酸、五氯化钽和硝酸锰完全溶解在有机溶剂中，搅拌混合均匀；
S4、用刷子将S3所述溶液均匀地涂覆于在S2所述的钛阳极板上，加热烘干，待表面烘干后，将钛板放入热处理炉中高温氧化烧结，烧结后将钛板取出空冷至室温，再重复S4所述步骤，涂刷、烘干、氧化烧结若干次，再在同样的温度下缓慢退火处理，得到所述具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板。
3.根据权利要求2所述的具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板的制备方法，其特征在于，步骤S1中：所述碱洗溶液中氢氧化钠和丙酮的总含量为20-30％，碱洗时间1-2h，所述草酸溶液中草酸含量为10-20％，所述刻蚀时间为2-3h。
4.根据权利要求2所述的具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板的制备方法，其特征在于，步骤S2中：所述粘合剂溶液为酒精松香溶液、丙酮硼砂溶液、透明胶溶液和环氧树脂溶液中的一种或多种，所述激光表面合金化设备设定的激光扫描速度为10-17mm/s，输出功率为500-700w。
5.根据权利要求2所述的具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板的制备方法，其特征在于，步骤S3中：所述氯铱酸和五氯化钽和硝酸锰的质量比为(9.2-10)：(3.1-3.6)：(1-1.7)；所述有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、甲苯、甲醚、乙醚、甲酞胺、松节油中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板的制备方法，其特征在于，步骤S4中：所述的烘干加热温度为70-90℃,所述烘干时间为10-20min，所述高温氧化烧结温度为480-500℃，所述烧结时间为10-15min，所述重复次数为8-15次，所述退火时间为2-3h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111458563.1A CN114351179A (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111458563.1A CN114351179A (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114351179A true CN114351179A (zh) | 2022-04-15 |
Family
ID=81096700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111458563.1A Pending CN114351179A (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114351179A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115159633A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-10-11 | 杭州奥特新环保科技有限公司 | 一种高盐有机废水用钛基铱钽锡涂层电极制作方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1391625A (en) * | 1970-11-02 | 1975-04-23 | Ppg Industries Inc | Electrolysis of aqueous alkali metal chloride solution |
| US4400408A (en) * | 1980-05-14 | 1983-08-23 | Permelec Electrode Ltd. | Method for forming an anticorrosive coating on a metal substrate |
| US4477316A (en) * | 1981-02-23 | 1984-10-16 | Nippon Steel Corporation | Long-life insoluble electrode and process for preparing the same |
| JPH02190491A (ja) * | 1989-01-19 | 1990-07-26 | Ishifuku Kinzoku Kogyo Kk | 電解用電極 |
| JPH05255881A (ja) * | 1992-03-11 | 1993-10-05 | Tdk Corp | 酸素発生用電極およびその製造方法 |
| JP2006022379A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Electroplating Eng Of Japan Co | 電解めっき装置 |
| CN1995464A (zh) * | 2006-11-28 | 2007-07-11 | 北京科技大学 | 一种纳米晶铱系氧化物涂层电极制备方法 |
| US20080023341A1 (en) * | 2004-05-20 | 2008-01-31 | Paolo Rossi | Anode for Oxygen Evolution |
| CN101230467A (zh) * | 2007-11-01 | 2008-07-30 | 北京科技大学 | 一种钛基锰铱复合氧化物涂层阳极及其制备方法 |
| US20090098310A1 (en) * | 2007-10-10 | 2009-04-16 | Zimmer, Inc. | Method for bonding a tantalum structure to a cobalt-alloy substrate |
| CN111088493A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-01 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种钛基涂层钛阳极的制备方法 |
| CN112795908A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-05-14 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种钛基涂层钛阳极的制备方法 |
-
2021
- 2021-12-02 CN CN202111458563.1A patent/CN114351179A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1391625A (en) * | 1970-11-02 | 1975-04-23 | Ppg Industries Inc | Electrolysis of aqueous alkali metal chloride solution |
| US4400408A (en) * | 1980-05-14 | 1983-08-23 | Permelec Electrode Ltd. | Method for forming an anticorrosive coating on a metal substrate |
| US4477316A (en) * | 1981-02-23 | 1984-10-16 | Nippon Steel Corporation | Long-life insoluble electrode and process for preparing the same |
| JPH02190491A (ja) * | 1989-01-19 | 1990-07-26 | Ishifuku Kinzoku Kogyo Kk | 電解用電極 |
| JPH05255881A (ja) * | 1992-03-11 | 1993-10-05 | Tdk Corp | 酸素発生用電極およびその製造方法 |
| US20080023341A1 (en) * | 2004-05-20 | 2008-01-31 | Paolo Rossi | Anode for Oxygen Evolution |
| JP2006022379A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Electroplating Eng Of Japan Co | 電解めっき装置 |
| CN1995464A (zh) * | 2006-11-28 | 2007-07-11 | 北京科技大学 | 一种纳米晶铱系氧化物涂层电极制备方法 |
| US20090098310A1 (en) * | 2007-10-10 | 2009-04-16 | Zimmer, Inc. | Method for bonding a tantalum structure to a cobalt-alloy substrate |
| CN101230467A (zh) * | 2007-11-01 | 2008-07-30 | 北京科技大学 | 一种钛基锰铱复合氧化物涂层阳极及其制备方法 |
| CN111088493A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-01 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种钛基涂层钛阳极的制备方法 |
| CN112795908A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-05-14 | 西安泰金工业电化学技术有限公司 | 一种钛基涂层钛阳极的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王家金: "《激光加工技术》", 30 November 1992, 中国计量出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115159633A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-10-11 | 杭州奥特新环保科技有限公司 | 一种高盐有机废水用钛基铱钽锡涂层电极制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107904614B (zh) | 一种Ni3S2@Ni-Fe LDH析氧电催化电极及其制备方法与应用 | |
| CN104846397B (zh) | 一种用于电化学还原co2制甲酸的电极及其制备方法和应用 | |
| US10975482B1 (en) | Self-derivative iron-containing nickel anode for water electrolysis | |
| Chen et al. | Corrosion resistance mechanism of a novel porous Ti/Sn-Sb-RuOx/β-PbO2 anode for zinc electrowinning | |
| Yang et al. | Effects of current density on preparation and performance of Al/conductive coating/a-PbO2-CeO2-TiO2/ß-PbO2-MnO2-WC-ZrO2 composite electrode materials | |
| JPS6218636B2 (zh) | ||
| JP6790241B2 (ja) | 電解用電極およびその製造方法 | |
| CN106745557B (zh) | 一种钛基锡铱氧化物电极及其制备方法 | |
| CN112695339B (zh) | 一种析氢催化电极、其制备方法及其应用 | |
| CN106283105A (zh) | 一种添加镍中间层制备低能耗、长寿命钛基PbO2阳极的方法 | |
| CN109775813B (zh) | 一种用于钛基氧化物电极的复合中间层及一种钛基氧化物电极及其制备方法 | |
| CN104386785B (zh) | 钼、锑共掺杂钛基二氧化锡电催化电极的制备方法 | |
| CN114351179A (zh) | 一种具有中间层的铱钽锰涂层钛阳极板及其制备方法 | |
| CN113629255A (zh) | 一种电池用抗反极催化剂及其制备方法和应用 | |
| US4444642A (en) | Dimensionally stable coated electrode for electrolytic process, comprising protective oxide interface on valve metal base, and process for its manufacture | |
| CN112195482B (zh) | 一种复合钛阳极板及其制备方法 | |
| CN108155391A (zh) | 一种促进硼氢化钠直接氧化的高效镍基催化剂 | |
| CN102168283A (zh) | 一种电极涂层及其制备方法 | |
| JP2009102676A (ja) | 耐食導電被覆材料及びその用途 | |
| KR20170106608A (ko) | 이산화탄소 환원 및 포름산 산화용 촉매 및 그 제조방법 | |
| CN113265678A (zh) | 一种具有析氢/析氧双功能的电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN108914151B (zh) | 一种掺杂稀土氧化物和石墨烯的膜电极的制备方法 | |
| CN114395757B (zh) | 一种多元氧化物涂层钛阳极板的制备方法 | |
| CN112573626A (zh) | 一种钛电极及其制备方法和应用 | |
| Luk’yanenko et al. | The synthesis and electrocatalytic activity of PbO2-polyelectrolyte and PbO2-surfactant composite coatings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220415 |