JP2010095764A - Electrode for electrolysis and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tin dioxide electrode which can exhibit performance equal to that of a lead dioxide electrode as an electrode for electrolysis for decomposing organic matter in waste water by electrochemical reaction, so as to reduce COD (Chemical Oxygen Demand), an electrode for electrolysis for producing ozone and oxygen by electrolyzing water or an electrode for electrolysis used for producing perchlorates. <P>SOLUTION: Regarding the electrode for electrolysis in which the surface of a metal substrate is provided with an electrode surface layer formed in such a manner that tin oxide and antimony oxide are made into solid solution, the space between the metal substrate and the electrode surface layer is provided with an intermediate layer at least composed of a platinum group metal(s) or the oxide thereof as the main component. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気化学的化学反応において使用される電解用電極に関するものであり、より詳しくは、電気化学反応を用いて、反応排水中の有機物を分解させて化学的酸素要求量(COD)を低減するための電解用電極、水を電解することでオゾンや酸素を生成するための電解用電極、海水中で塩素発生を抑制し酸素を優先的に生成するための電解用電極、塩素酸・過塩素酸塩類の製造のために用いる電解用電極に関するものである。   The present invention relates to an electrode for electrolysis used in an electrochemical chemical reaction. More specifically, the electrochemical reaction is used to decompose organic substances in reaction wastewater to reduce the chemical oxygen demand (COD). Electrolysis electrode to reduce, Electrolysis electrode to generate ozone and oxygen by electrolyzing water, Electrolysis electrode to preferentially generate oxygen by suppressing chlorine generation in seawater, Chloric acid The present invention relates to an electrode for electrolysis used for producing perchlorates.

従来、爆薬原料等となる過塩素酸ナトリウムに代表される過ハロゲン酸塩類、塩素酸塩類やヨウ素酸塩類などその他酸化剤原料の製造、水電解によるオゾンの生成、あるいは有機合成又は水処理用等の工業電解用陽極として、チタン製芯材の表面に二酸化鉛を電着した電解用電極が使用されていた。   Conventionally, production of other oxidant raw materials such as perhalogenates such as sodium perchlorate, which are explosive raw materials, chlorates and iodates, generation of ozone by water electrolysis, organic synthesis or water treatment, etc. As an anode for industrial electrolysis, an electrode for electrolysis in which lead dioxide was electrodeposited on the surface of a titanium core was used.

二酸化鉛は金属導電性を有する化合物であり、鉛自身が卓越した耐久性を有すること、特に酸性浴中で陽分極時に極めて安定であること、更に電着法により比較的容易に製造できるなどの利点があり、広範囲にわたり長年使用されてきた。   Lead dioxide is a compound with metal conductivity, lead itself has excellent durability, especially extremely stable during anodic polarization in an acidic bath, and can be manufactured relatively easily by electrodeposition. It has advantages and has been used extensively for many years.

しかしながら、二酸化鉛電極は高耐久性を有するものの、徐々に消耗して電解液中に有害物質である鉛イオンが溶け出しまい、自然界に放出されてしまう恐れがある点などが問題視されている。また、その二酸化鉛電極を製造する工程では大量の鉛化合物が産業廃棄物として出されてしまうなど、この二酸化鉛電極は環境負荷が大きい問題があり、近年は環境負荷が小さい代替電極が求められている。   However, although the lead dioxide electrode has high durability, it is regarded as a problem that lead ions, which are harmful substances, are gradually consumed and dissolved in the electrolyte, and may be released to the natural world. . Also, in the process of manufacturing the lead dioxide electrode, there is a problem that this lead dioxide electrode has a large environmental load, such as a large amount of lead compounds being emitted as industrial waste. In recent years, an alternative electrode with a low environmental load has been required. ing.

その代替電極として、非特許文献1では、ホウ素をドープしたダイヤモンドの電極は電位窓が極めて広く、腐食性の強い水溶液中においても安定に動作することが報告されている。また、イーストマンコダック社による特許文献1および特許文献2にはホウ素をドープしたダイヤモンドを陽極に用いて有機化合物を酸化分解できることが示唆されており、二酸化鉛電極の代替として期待されている。さらに、特許文献3には、多孔質の導電性ダイヤモンド電極を固体高分子電解質に隣接させて水電解を行うことでオゾンを生成する方法が提案されている。   As an alternative electrode, Non-Patent Document 1 reports that a diamond electrode doped with boron has a very wide potential window and operates stably even in a highly corrosive aqueous solution. Further, Patent Document 1 and Patent Document 2 by Eastman Kodak Company suggest that organic compounds can be oxidatively decomposed using boron-doped diamond as an anode, and are expected as an alternative to lead dioxide electrodes. Further, Patent Document 3 proposes a method of generating ozone by performing water electrolysis with a porous conductive diamond electrode adjacent to a solid polymer electrolyte.

上述したように、導電性ダイヤモンド電極は二酸化鉛電極の代替電極として研究開発が続けられているが、その製造法は化学気相成長法に限られ、その製造装置も複雑で、大きな工業用のサイズの電極を製造するには非常にコストが高く、生産性にも劣る。さらに、従来の金属電極のように溶接や接合が容易ではないという欠点を有しているため、二酸化鉛電極の代替電極として、未だに工業的には実用化されていない。   As mentioned above, the conductive diamond electrode has been continuously researched and developed as an alternative to the lead dioxide electrode, but its manufacturing method is limited to the chemical vapor deposition method, its manufacturing equipment is complicated, Manufacturing electrodes of a size is very expensive and inferior in productivity. Furthermore, since it has the defect that welding and joining are not easy like the conventional metal electrode, it has not yet been put into practical use as an alternative electrode of the lead dioxide electrode.

一方、有機物を選択的に分解する電極として二酸化スズ電極が知られている。非特許文献2には染料排水処理において、焼結型二酸化スズ電極は、酸素過電圧が極めて高く、電位が高いために有機物を選択的に分解することが可能で、二酸化鉛電極よりも優れることが報告されている。   On the other hand, a tin dioxide electrode is known as an electrode for selectively decomposing organic substances. Non-Patent Document 2 discloses that in dye wastewater treatment, a sintered tin dioxide electrode has an extremely high oxygen overvoltage and is capable of selectively decomposing organic matter because of its high potential, which is superior to a lead dioxide electrode. It has been reported.

これまでに、二酸化鉛電極の代替として二酸化スズ電極を使用する試みは行われてきたが、二酸化スズ自身はn型半導体のため、その導電性は低く、そのままでは電解用の電極として用いることはできない。そのため、二酸化スズの結晶構造中に3価のアンチモンをドープし正孔を注入することで、導電性を増し、電解用電極とする方法が一般的に知られている。   Until now, attempts have been made to use a tin dioxide electrode as an alternative to a lead dioxide electrode. However, since tin dioxide itself is an n-type semiconductor, its conductivity is low, and as such, it cannot be used as an electrode for electrolysis. Can not. Therefore, a method is known in which the conductivity is increased by doping trivalent antimony into the crystal structure of tin dioxide and injecting holes to obtain an electrode for electrolysis.

しかしながら、特許文献2に記載されている二酸化スズ粉末と三酸化アンチモン粉末とを混合して、高温高圧下で焼結することで得られるバルク型の二酸化スズ電極では、アンチモンをドープされた二酸化スズ自身の抵抗が金属に比べて非常に大きいため、工業的な大電流密度での操業が困難であり実用的ではない。そこで、良導電体である金属基体上にアンチモンがドープされた二酸化スズ薄膜を形成させるなど、薄膜化によりバルク抵抗を下げて電解用電極とする方法が考えられる。その製造法は主に化学気相成長法によるものが多いが、該方法では大面積への均一成膜が困難な上、生産性や経済性にも劣るため代替法が求められている。   However, in the case of a bulk type tin dioxide electrode obtained by mixing the tin dioxide powder and the antimony trioxide powder described in Patent Document 2 and sintering under high temperature and high pressure, tin dioxide doped with antimony is used. Since its own resistance is much larger than that of metal, it is difficult to operate at an industrial high current density and is not practical. Therefore, a method of reducing the bulk resistance by reducing the film thickness to form an electrode for electrolysis, such as forming a tin dioxide thin film doped with antimony on a metal substrate which is a good conductor, can be considered. Many of the manufacturing methods are mainly chemical vapor deposition methods, but it is difficult to form a uniform film over a large area, and an alternative method is required because it is inferior in productivity and economy.

特許文献4には、共沈法により得られる酸化スズ粉末、酸化アンチモン粉末、白金金属酸化物を含む塗布液を調製後、該塗布液を塗布し、熱処理によって得られるアンチモンおよび白金族金属がドープされた二酸化スズ薄膜層を形成することで、電極自身の抵抗を下げて、大電流密度が得られる二酸化スズ電極が提案されている。   In Patent Document 4, after preparing a coating solution containing tin oxide powder, antimony oxide powder, and platinum metal oxide obtained by coprecipitation, the coating solution is applied and doped with antimony and platinum group metal obtained by heat treatment. There has been proposed a tin dioxide electrode capable of obtaining a large current density by reducing the resistance of the electrode itself by forming the tin dioxide thin film layer.

しかしながら、スズ、アンチモン、イリジウム化合物の加水分解・重縮合反応速度がそれぞれに異なることから、共沈法により目的とするスズ、アンチモン、イリジウムの各濃度に調整することは困難を極め、工業的スケールでは応用が難しい。また、共沈法により調整された塗布液を用いた薄膜形成は、微粒子により構成されるため多孔質に成り易い欠点を有しており、電解用の電極として用いた場合に電解液が金属基体にまで達し易く、金属基体と電極触媒の界面が短期間に破壊されて、電極寿命が短いという問題を有している。この問題を解決する方法として、膜厚を厚くする方法も考えられるが、生産性や経済性に劣るうえに、抵抗も増加するために、電解電圧が高くなるので電極としては問題を抱えることになる。   However, since the hydrolysis and polycondensation reaction rates of tin, antimony, and iridium compounds are different from each other, it is extremely difficult to adjust the target concentrations of tin, antimony, and iridium by the coprecipitation method. Then application is difficult. In addition, thin film formation using a coating solution prepared by a coprecipitation method has the disadvantage that it is easily made porous because it is composed of fine particles. When used as an electrode for electrolysis, the electrolytic solution is a metal substrate. The interface between the metal substrate and the electrode catalyst is destroyed in a short time, and the electrode life is short. As a method of solving this problem, a method of increasing the film thickness is also conceivable, but it is inferior in productivity and economy, and the resistance increases, so that the electrolytic voltage becomes high, so there is a problem as an electrode. Become.

さらに、電極全体として見ると抵抗成分が低下しているように見えるが、ミクロ的にみると白金族金属酸化物がスズ酸化物中に点在している状態であり、電極表面では、より抵抗が低い金属酸化物を介して多くの電流が流れており、有機物を酸化分解するための電極活物質である二酸化スズを有効的に利用できない問題点も抱えていることから、電解液から基体が十分に保護され、電極活物質の特性を十分に利用することができ、かつ大電流密度が適応可能な二酸化スズ電極が求められていた。   In addition, the resistance component appears to decrease as the electrode as a whole, but when viewed microscopically, platinum group metal oxides are scattered in the tin oxide, and the electrode surface is more resistant. Since a large amount of current flows through a low metal oxide, there is a problem that tin dioxide, which is an electrode active material for oxidizing and decomposing organic substances, cannot be effectively used. There has been a demand for a tin dioxide electrode that is sufficiently protected, can fully utilize the characteristics of the electrode active material, and can accommodate a large current density.

特開平7−299467号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-299467 米国特許第5399247号明細書US Pat. No. 5,399,247 特開2005−336607号公報JP-A-2005-336607 特開2006−322056号公報JP 2006-322056 A 藤嶋ら,「Electrochemistry」,Vol.67,(1999)389Fujishima et al., “Electrochemistry”, Vol. 67, (1999) 389 中島ら,電気化学及び工業物理化学,Vol.62,(1994)1086Nakajima et al., Electrochemistry and Industrial Physical Chemistry, Vol. 62, (1994) 1086

電気化学的反応により、排水中の有機物を分解させて化学的酸素要求量(COD)を低減するための電解用電極、水を電解することでオゾンや酸素を生成するための電解用電極、過塩素酸塩類の製造等に好適に用いることができる電解用電極として、二酸化鉛電極と同等の性能を発揮できる二酸化スズ電極を提供することを目的とする。   Electrolysis electrodes for reducing the chemical oxygen demand (COD) by decomposing organic substances in the wastewater by electrochemical reaction, electrolysis electrodes for generating ozone and oxygen by electrolyzing water, An object of the present invention is to provide a tin dioxide electrode capable of exhibiting the same performance as a lead dioxide electrode as an electrode for electrolysis that can be suitably used for the production of chlorates.

すなわち、本発明は以下に示すものである。   That is, the present invention is as follows.

第1の発明は、
金属基体の表面に、
酸化スズと酸化アンチモンとが固溶して形成された電極表面層を具備する電解用電極において、
該金属基体と電極表面層との間に、
少なくとも白金族金属又はその酸化物を主成分とする中間層を有することを特徴とする電解用電極である。
The first invention is
On the surface of the metal substrate,
In an electrode for electrolysis comprising an electrode surface layer formed by solid solution of tin oxide and antimony oxide,
Between the metal substrate and the electrode surface layer,
An electrode for electrolysis having an intermediate layer containing at least a platinum group metal or an oxide thereof as a main component.

第2の発明は、電極表面層中の酸化スズに対する酸化アンチモンの固溶割合が、0.5モル%以上10モル%以下であることを特徴とする第1の発明に記載の電解用電極である。   The second invention is the electrode for electrolysis according to the first invention, wherein the solid solution ratio of antimony oxide to tin oxide in the electrode surface layer is 0.5 mol% or more and 10 mol% or less. is there.

第3の発明は、前記白金族金属が、イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる少なくとも一つの白金族金属であることを特徴とする第1又は第2の発明に記載の電解用電極である。   According to a third aspect of the invention, the platinum group metal is at least one platinum group metal selected from the group consisting of iridium, ruthenium, rhodium, palladium and platinum. It is an electrode for electrolysis.

第4の発明は、前記中間層と金属基体との間に、さらに第4族金属又は第5族金属の酸化物層を有することを特徴とする第1〜第3の発明のいずれかに記載の電解用電極である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an oxide layer of a Group 4 metal or a Group 5 metal between the intermediate layer and the metal substrate. This is an electrode for electrolysis.

第5の発明は、前記第4族金属又は第5族金属が、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル及びバナジウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの金属であることを特徴とする第4の発明に記載の電解用電極である。   A fifth invention is the fourth invention, wherein the Group 4 metal or the Group 5 metal is at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, tantalum and vanadium. This is an electrode for electrolysis.

第6の発明は、
前記酸化物層と前記中間層との間に、
白金族金属酸化物結晶粒子と第4族金属又は第5族金属の酸化物とが混合した酸化物層を有していることを特徴とする第4又は第5の発明に記載の電解用電極。
The sixth invention is:
Between the oxide layer and the intermediate layer,
The electrode for electrolysis according to the fourth or fifth invention, wherein the electrode has an oxide layer in which platinum group metal oxide crystal particles and a Group 4 metal or Group 5 metal oxide are mixed. .

第7の発明は、金属基体が、
チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル及びバナジウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの金属又はそれらの金属を主成分とする合金からなる金属基体であることを特徴とする第1〜第6の発明のいずれかに記載の電解用電極である。
In a seventh invention, the metal substrate is
Any one of the first to sixth inventions, characterized in that it is a metal substrate made of at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, tantalum and vanadium or an alloy containing these metals as a main component. It is an electrode for electrolysis of description.

第8の発明は、用途が有機物を酸化分解処理するための電解用電極であることを特徴とする第1〜第7の発明のいずれかに記載の電解用電極である。   The eighth invention is the electrode for electrolysis according to any one of the first to seventh inventions, characterized in that the use is an electrode for electrolysis for oxidizing and decomposing an organic substance.

第9の発明は、用途が水電解によりオゾン及び/又は酸素を生成するための電解用電極であることを特徴とする第1〜第7の発明のいずれかに記載の電解用電極である。   A ninth invention is the electrode for electrolysis according to any one of the first to seventh inventions, characterized in that the use is an electrode for electrolysis for generating ozone and / or oxygen by water electrolysis.

第10の発明は、用途が電解によりハロゲン酸イオン及び/又は過ハロゲン酸イオンを生成するための電解用電極であることを特徴とする第1〜第7の発明のいずれかに記載の電解用電極である。   The tenth invention is an electrode for electrolysis according to any one of the first to seventh inventions, characterized in that the use is an electrode for electrolysis for generating halogen acid ions and / or perhalogenate ions by electrolysis. Electrode.

第11の発明は、金属基体の表面に、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶して形成された電極表面層を有する電解用電極の製造方法において、
次の工程(1)乃至(2)
(1)イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる少なくとも一つの白金族金属の化合物を分散ないし溶解させた分散媒を、金属基体上に塗布、乾燥、焼成し、熱分解法によって該白金族金属の酸化物を主成分とする中間層を形成する工程
(2)含スズ化合物及び含アンチモン化合物を分散ないし溶解させた分散媒を塗布、乾燥、焼成し、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶した電極表面層を形成する工程
を含む電解用電極の製造方法である。
An eleventh aspect of the invention is a method for producing an electrode for electrolysis having an electrode surface layer formed by solid solution of tin oxide and antimony oxide on the surface of a metal substrate.
Next steps (1) to (2)
(1) A thermal decomposition method in which a dispersion medium in which at least one platinum group metal compound selected from the group consisting of iridium, ruthenium, rhodium, palladium and platinum is dispersed or dissolved is applied onto a metal substrate, dried and fired. (2) Applying, drying and firing a dispersion medium in which a tin-containing compound and an antimony-containing compound are dispersed or dissolved to form tin oxide and antimony oxide. Is a method for producing an electrode for electrolysis including a step of forming an electrode surface layer in which the solid solution is dissolved.

第12の発明は、金属基体の表層に、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶して形成された電極表面層を有する電解用電極の製造方法において、
次の工程(1)乃至(3)
(1)金属基体を350℃〜600℃で焼成し、金属酸化物層を形成する工程
(2)イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる少なくとも一つの白金族金属の化合物を分散ないし溶解させた分散媒を、金属基体上に塗布、乾燥、焼成し、熱分解法によって該白金族金属の酸化物からなる中間層を形成する工程
(3)含スズ化合物及び含アンチモン化合物を分散ないし溶解させた分散媒を塗布、乾燥、焼成し、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶した電極表面層を形成する工程
を含む電解用電極の製造方法である。
A twelfth aspect of the invention is a method for producing an electrode for electrolysis having an electrode surface layer formed by solid solution of tin oxide and antimony oxide on a surface layer of a metal substrate.
Next steps (1) to (3)
(1) A step of firing a metal substrate at 350 ° C. to 600 ° C. to form a metal oxide layer (2) A compound of at least one platinum group metal selected from the group consisting of iridium, ruthenium, rhodium, palladium and platinum A step of applying a dispersed or dissolved dispersion medium on a metal substrate, drying and firing, and forming an intermediate layer made of the platinum group metal oxide by a thermal decomposition method (3) A tin-containing compound and an antimony-containing compound This is a method for producing an electrode for electrolysis, which includes a step of applying, drying and firing a dispersed or dissolved dispersion medium to form an electrode surface layer in which tin oxide and antimony oxide are solid-dissolved.

第13の発明は、金属基体の表層に、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶して形成された電極表面層を有する電解用電極の製造方法において、
次の工程(1)〜(3)
(1)チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル及びバナジウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの金属を含有する金属化合物を分散ないし溶解させた分散媒を、金属基体上に塗布、乾燥、焼成し、金属酸化物層を形成する工程
(2)イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる少なくとも一つの白金族金属の化合物を分散ないし溶解させた分散媒を、金属基体上に塗布、乾燥、焼成し、熱分解法によって該白金族金属の酸化物からなる中間層を形成する工程
(3)含スズ化合物及び含アンチモン化合物を分散ないし溶解させた分散媒を塗布、乾燥、焼成し、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶した電極表面層を形成する工程
を含む電解用電極の製造方法である。
A thirteenth aspect of the invention is a method for producing an electrode for electrolysis having an electrode surface layer formed by solid solution of tin oxide and antimony oxide on a surface layer of a metal substrate.
Next steps (1) to (3)
(1) A dispersion medium in which a metal compound containing at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, tantalum and vanadium is dispersed or dissolved is applied onto a metal substrate, dried, fired, and metal oxidized. Step (2) for forming a physical layer: A dispersion medium in which at least one platinum group metal compound selected from the group consisting of iridium, ruthenium, rhodium, palladium and platinum is dispersed or dissolved is applied onto a metal substrate, dried, A step of firing and forming an intermediate layer composed of the oxide of the platinum group metal by a thermal decomposition method (3) A dispersion medium in which a tin-containing compound and an antimony-containing compound are dispersed or dissolved is applied, dried, fired, and tin oxide And a method for producing an electrode for electrolysis including a step of forming an electrode surface layer in which antimony oxide is dissolved.

本発明によれば、特定の金属基体と二酸化スズ電極表面層との間に、第4族金属及び/又は第5族の酸化物層、白金族金属層及び/またはその酸化物層及びそれらの混合層が形成されることにより、金属基体と二酸化スズ電極表面層との密着性と導電性が飛躍的に向上する。さらに電極表面層の厚みを20μm以下とすることで、電解用電極の抵抗が飛躍的に低下し、二酸化スズ表面全体が電極活物質として有効に作用させることが可能となる。   According to the present invention, a group 4 metal and / or a group 5 oxide layer, a platinum group metal layer and / or an oxide layer thereof and a specific metal substrate and a tin dioxide electrode surface layer are provided. By forming the mixed layer, the adhesion and conductivity between the metal substrate and the tin dioxide electrode surface layer are greatly improved. Furthermore, by setting the thickness of the electrode surface layer to 20 μm or less, the resistance of the electrode for electrolysis is drastically reduced, and the entire surface of tin dioxide can effectively act as an electrode active material.

すなわち、金属基体上に形成される導電性金属酸化物層と白金族金属層及び/またはその酸化物層は耐食性と導電性に優れ、二酸化スズ層と金属基体間の導電経路を長期間にわたり良好に保持、維持することができる。
該二酸化スズ層は、スズ化合物に対して0.5モル%以上10モル%以下のアンチモン化合物を添加物として含むことにより二酸化スズ層の導電性を増すことが可能となる。さらに、三酸化アンチモンが固溶した該二酸化スズ層を20μm以下の薄膜とすることで電極抵抗が大きく低下し、大電流密度の適応が可能になるうえに、電極表面全てが電極活物質として機能させることができる。
That is, the conductive metal oxide layer and the platinum group metal layer formed on the metal substrate and / or the oxide layer have excellent corrosion resistance and conductivity, and the conductive path between the tin dioxide layer and the metal substrate is good for a long period of time. Can be held and maintained.
The tin dioxide layer can increase the conductivity of the tin dioxide layer by containing 0.5 to 10 mol% of the antimony compound as an additive with respect to the tin compound. Furthermore, by making the tin dioxide layer in which antimony trioxide is dissolved into a thin film having a thickness of 20 μm or less, the electrode resistance is greatly reduced, and a large current density can be applied. In addition, the entire electrode surface functions as an electrode active material. Can be made.

本発明の電解用電極において、使用される環境は強酸性や酸化性雰囲気であることが多く、また排水処理などでは金属やセラミックスの腐食速度を加速するような有機物やフッ素化合物を含有することも多いため、金属基体としては、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、バナジウムおよびそれを主成分とする合金からなる群から選ばれる少なくとも一つの金属基体であることが好ましい。この基体と二酸化スズ電極表面層との密着性を強化するため、事前に該金属基体表面を、ブラストやエッチング処理等を行い、表面積拡大、表面粗化を行ったものを使用することが好ましい。   In the electrode for electrolysis of the present invention, the environment used is often a strongly acidic or oxidizing atmosphere, and in wastewater treatment etc., it may contain organic substances and fluorine compounds that accelerate the corrosion rate of metals and ceramics. Therefore, it is preferable that the metal substrate is at least one metal substrate selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, tantalum, vanadium and alloys containing them as a main component. In order to reinforce the adhesion between the substrate and the surface layer of the tin dioxide electrode, it is preferable to use the surface of the metal substrate that has been subjected to blasting, etching, etc., surface area expansion and surface roughening in advance.

ブラストやエッチング処理後、表面の選択エッチングを行い清浄化及び活性化を行う。この清浄化における酸洗浄として代表的なものは、硫酸、塩酸及びフッ酸などであり、これらの液に前記金属基体を浸漬し表面の一部を溶解することにより活性化を行うことができる。   After blasting or etching, the surface is selectively etched to clean and activate. Typical examples of the acid cleaning in this cleaning are sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, and the like, and activation can be performed by immersing the metal substrate in these solutions to dissolve a part of the surface.

次いで、活性化した金属基体表面に、好ましくは、金属酸化物層である第4族金属の酸化物及び/または第5族金属の酸化物層を焼成法により形成する。基体金属の金属酸化物を形成する場合、金属基体を酸化性ガスが含まれるガス中、例えば空気中で基体金属を焼成することで、基体表層に基体金属の酸化物層を形成することができる。また、第4族及び/または第5族金属化合物と水酸基を有する有機溶媒とからなる塗布液を塗布、乾燥、焼成する方法である熱分解法によって形成することができる。   Next, a Group 4 metal oxide and / or a Group 5 metal oxide layer, which is a metal oxide layer, is preferably formed on the activated metal substrate surface by a firing method. When forming the metal oxide of the base metal, the base metal oxide layer can be formed on the surface of the base by firing the base metal in a gas containing an oxidizing gas, for example, in the air. . Moreover, it can form by the thermal decomposition method which is the method of apply | coating, drying, and baking the coating liquid which consists of a 4th and / or 5th group metal compound and the organic solvent which has a hydroxyl group.

ところで、第4族及び/または第5族金属化合物を水酸基を有する有機溶媒に分散ないし溶解させた分散媒を塗布、乾燥、焼成する方法として、他にゾルゲル法や共沈法による方法も考えられるが、本発明の場合は、導電性が劣化するので不適である。なぜなら、ゾルゲル法等にて作製された酸化物層は、金属−酸素結合のネットワークがより完全であるために、導電性の高い酸化物層を形成できないためである。   By the way, as a method of applying, drying, and baking a dispersion medium in which a Group 4 and / or Group 5 metal compound is dispersed or dissolved in an organic solvent having a hydroxyl group, a method using a sol-gel method or a coprecipitation method is also conceivable. However, the present invention is not suitable because the conductivity deteriorates. This is because an oxide layer manufactured by a sol-gel method or the like cannot form a highly conductive oxide layer because a metal-oxygen bond network is more complete.

熱分解法によって酸化物層である第4族金属の酸化物及び/または第5族金属の酸化物層を形成する場合には、塗布液を塗布した金属基体を50〜100℃で10分程度乾燥させた後、350℃以上、より好ましくは375〜425℃の範囲で熱処理を行う熱分解法により第4族金属の酸化物及び/または第5族金属の酸化物層を形成する。   When forming a Group 4 metal oxide and / or Group 5 metal oxide layer, which is an oxide layer, by a thermal decomposition method, the metal substrate coated with the coating solution is applied at 50 to 100 ° C. for about 10 minutes. After drying, a Group 4 metal oxide and / or Group 5 metal oxide layer is formed by a thermal decomposition method in which heat treatment is performed at 350 ° C. or higher, more preferably in a range of 375 to 425 ° C.

塗布液に用いる第4族及び/または第5族金属化合物としては金属アルコキシド、塩化物、酢酸塩、有機金属化合物があり、具体的な例としてはチタニウム(IV)エトキシド、チタニウム−iso−プロポキシド、チタニウム−n−ブトキシド、チタニウム(IV)−t−ブトキシド、四塩化チタン、チタニウム(IV)オキシアセチルアセトナート、ビス(tert−ブチルシクロペンタジエニル)チタニウムジクロリド、ジルコニウム(IV)エトキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジルコニウム(IV)−t−ブトキシド、ジルコニウム−iso−プロポキシド、塩化ジルコニウム(IV)、テトラクロロビス(テトラヒドロフラン)ジルコニウム、ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムクロリドヒドリド、ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(2−メチルインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ペンタメチルシクロペンタジエニルジルコニウムトリクロリド、バナジウム(V)−トリイソプロポキシド−オキシド、バナジウム(V)−t−トリプロポキシド、バナジウム(V)−n−トリブドキシド、酸化バナジウムアセチルアセトナート、塩化バナジウム、ビス(シクロペンタジエニル)バナジウムジクロリド、ジクロロエトキシオキソバナジウム(V)、シクロペンタジエニルバナジウムテトラカルボニル、ペンタイソプロポキシニオブ、ペンタエトキシニオブ、ペンタエトキシニオブ(V)、ペンタエトキシニオブ(V)、塩化ニオブ(V)、シクロペンタジエニルニオブ(V)−テトラクロリド、2−エチルヘキサン酸ニオブ(V)、テトラクロロビス(テトラヒドロフラン)ニオブ(IV)、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト)ニオブ(IV)、タンタル(V)エトキシド、タンタル(V)メトキシド、タンタル(V)−2,2,2−トリフルオロエトキシド、タンタル(V)ブドキシド、タンタルテトラエトキシジメチルアミノエトキシド、五塩化タンタル、四塩化ペンタメチルシクロペンタジエニルタンタル、トリス(ジエチルアミド)−t−ブチルイミドタンタル、ペンタキス(ジメチルアミノ)タンタル(V)、ペンタメチルシクロペンタジエニルタンタルテトラクロリド、2,4−ペンタンジオン酸タンタル(V)テトラエトキシド、テトラエトキシアセチルアセトナトタンタル(V)などが挙げられるが、塗布液の保存安定性や経済的観点から、好ましくはアルコキシドまたは塩化物である第4族及び/または第5族金属化合物を用いるのが良い。   Examples of Group 4 and / or Group 5 metal compounds used in the coating solution include metal alkoxides, chlorides, acetates, and organometallic compounds. Specific examples include titanium (IV) ethoxide and titanium-iso-propoxide. , Titanium-n-butoxide, titanium (IV) -t-butoxide, titanium tetrachloride, titanium (IV) oxyacetylacetonate, bis (tert-butylcyclopentadienyl) titanium dichloride, zirconium (IV) ethoxide, zirconium tetra -N-butoxide, zirconium (IV) -t-butoxide, zirconium-iso-propoxide, zirconium (IV) chloride, tetrachlorobis (tetrahydrofuran) zirconium, bis (indenyl) zirconium dichloride, bis (cyclopentadioxide) Nyl) zirconium chloride hydride, bis (n-butylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, bis (2-methylindenyl) zirconium dichloride, bis (methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, pentamethylcyclopentadienyl zirconium trichloride , Vanadium (V) -triisopropoxide-oxide, vanadium (V) -t-tripropoxide, vanadium (V) -n-triboxide, vanadium oxide acetylacetonate, vanadium chloride, bis (cyclopentadienyl) vanadium Dichloride, dichloroethoxyoxovanadium (V), cyclopentadienyl vanadium tetracarbonyl, pentaisopropoxy niobium, pentaethoxy niobium, pentaethoxy niobium (V), Taethoxy niobium (V), niobium chloride (V), cyclopentadienyl niobium (V) -tetrachloride, niobium 2-ethylhexanoate (V), tetrachlorobis (tetrahydrofuran) niobium (IV), tetrakis (2, 2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) niobium (IV), tantalum (V) ethoxide, tantalum (V) methoxide, tantalum (V) -2,2,2-trifluoroethoxide, tantalum ( V) butoxide, tantalum tetraethoxydimethylamino ethoxide, tantalum pentachloride, pentamethylcyclopentadienyl tantalum tetrachloride, tris (diethylamide) -t-butylimidotantalum, pentakis (dimethylamino) tantalum (V), pentamethylcyclo Pentadienyl tantalum tetrachloride, 2,4- Pentandionate tantalum (V) tetraethoxide, tetraethoxyacetylacetonato tantalum (V) and the like are mentioned. From the viewpoint of storage stability of the coating solution and economical viewpoint, the alkoxide or the chloride group 4 is preferable. It is preferable to use a Group 5 metal compound.

また、塗布液に用いる水酸基を有する有機溶媒としては具体的にはメタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノールが挙げられ、好ましくはプロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ペンタノールが挙げられる。   Specific examples of the organic solvent having a hydroxyl group used in the coating solution include methanol, ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butanol, pentanol, hexanol, and cyclohexanol, preferably propyl alcohol, isopropyl alcohol, butanol, Examples include pentanol.

第4族金属の酸化物及び/または第5族金属の酸化物層の形成は、より耐食性を向上させる効果があるが、金属酸化物は抵抗成分としても機能するため、導電性を特に重視する場合には本工程は省いても良い。なぜなら、次工程の中間層の形成時に、基体金属の最表に極薄い金属酸化物層が形成され、この酸化物層のみでも充分に耐食性を発揮することができる。   Formation of the Group 4 metal oxide and / or Group 5 metal oxide layer has the effect of improving the corrosion resistance, but the metal oxide also functions as a resistance component, and therefore, conductivity is particularly important. In this case, this step may be omitted. This is because an extremely thin metal oxide layer is formed on the outermost surface of the base metal when the intermediate layer is formed in the next step, and this oxide layer alone can sufficiently exhibit corrosion resistance.

金属酸化物層である第4族金属の酸化物及び/または第5族金属の酸化物層の厚みは、50nm未満では耐食性が充分に発揮することができず、700nm超では抵抗が高くなって導電特性が劣化するため、50nm以上700nm以下が好ましい。   When the thickness of the Group 4 metal oxide and / or Group 5 metal oxide layer, which is the metal oxide layer, is less than 50 nm, the corrosion resistance cannot be sufficiently exerted, and when it exceeds 700 nm, the resistance becomes high. In view of deterioration of the conductive properties, 50 nm to 700 nm is preferable.

次いで、中間層である白金族金属層及び/またはその酸化物層を形成する。該白金族金属層及び/またはその酸化物層は熱分解法やゾルゲル法などの方法で形成することができるが、熱分解法による形成がより好ましい。   Next, a platinum group metal layer and / or an oxide layer thereof as an intermediate layer is formed. The platinum group metal layer and / or its oxide layer can be formed by a method such as a thermal decomposition method or a sol-gel method, but is preferably formed by a thermal decomposition method.

前記白金族金属層及び/またはその酸化物層の成分としては、イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、白金から選ばれる少なくとも一つの白金族金属を有する組成であることが好ましく、各金属の有機金属化合物または金属塩化物を、水酸基を有する有機溶媒、例えばエタノール、プロピルアルコール、シクロヘキサノールなどの溶媒に溶解させて塗布液を調製する。   The component of the platinum group metal layer and / or its oxide layer is preferably a composition having at least one platinum group metal selected from iridium, ruthenium, rhodium, palladium and platinum, and an organometallic compound of each metal Alternatively, the coating solution is prepared by dissolving the metal chloride in an organic solvent having a hydroxyl group, for example, a solvent such as ethanol, propyl alcohol, or cyclohexanol.

さらに、耐食性が特に求められる場合、前記塗布液にチタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、錫の有機金属化合物または塩化物を添加し耐食性を高めても良い。添加する割合として、前記塗布液中に、タンタル、バナジウム、ニオブでは20〜48モル%、チタン、ジルコニウム、錫では5〜20モル%となるように調製することが好ましい。   Further, when corrosion resistance is particularly required, the corrosion resistance may be improved by adding an organometallic compound or chloride of titanium, zirconium, tantalum, niobium, vanadium, tin to the coating solution. As a ratio to be added, it is preferable that the coating liquid is prepared so as to be 20 to 48 mol% for tantalum, vanadium and niobium, and 5 to 20 mol% for titanium, zirconium and tin.

中間層を形成するための塗布方法として特に限定されず従来公知のものを使用することができ、例えば、スプレー塗布法、噴霧法、カーテンフローコート法、ドクターブレード法、ディップ塗布法、刷毛塗法、スピンコート法などを用いることができる。   The coating method for forming the intermediate layer is not particularly limited and conventionally known methods can be used. For example, spray coating method, spraying method, curtain flow coating method, doctor blade method, dip coating method, brush coating method A spin coating method or the like can be used.

塗布液を塗布した金属基体を50〜100℃で10分程度乾燥させた後、350℃以上、より好ましくは380〜550℃の範囲で熱処理を行う熱分解法により白金族金属層及び/またはその酸化物層を形成する。   After the metal substrate coated with the coating liquid is dried at 50 to 100 ° C. for about 10 minutes, the platinum group metal layer and / or its layer is subjected to a thermal decomposition method in which heat treatment is performed at 350 ° C. or higher, more preferably 380 to 550 ° C. An oxide layer is formed.

上記の焼成工程では、金属基体の最表に形成させた極薄い絶縁性の金属酸化物中へ、熱処理によって形成される白金族金属層及び/またはその酸化物結晶粒子が熱拡散によって浸透する。すなわち、第4族金属の酸化物及び/または第5族金属の酸化物層中に白金族金属層及び/またはその酸化物粒子が分散した混合層が形成され、該白金族金属層及び/またはその酸化物粒子を介することで、絶縁性の金属酸化物層に導電経路が形成される。この結果、金属基体と白金族金属層及び/またはその酸化物との良好な導電性が保持できるようになる。   In the above firing step, the platinum group metal layer and / or oxide crystal particles formed by heat treatment penetrate into the ultrathin insulating metal oxide formed on the outermost surface of the metal substrate by thermal diffusion. That is, a mixed layer in which a platinum group metal layer and / or oxide particles thereof are dispersed in a Group 4 metal oxide and / or a Group 5 metal oxide layer is formed, and the platinum group metal layer and / or Through the oxide particles, a conductive path is formed in the insulating metal oxide layer. As a result, good conductivity between the metal substrate and the platinum group metal layer and / or its oxide can be maintained.

白金族金属層及び/またはその酸化物層、該金属酸化物層中に白金族金属層及び/またはその酸化物粒子が分散した混合層は、金属基体を保護する機能を持つ。しかし、塗布から熱分解の工程を複数回繰り返すと、該白金族金属層の厚みは増すことができるが多数のクラックを生じやすくなり、該白金族金属層上に形成する二酸化スズ層との密着性が大幅に低下する恐れがある。逆に、薄すぎると基体金属への保護機能が低下してしまうため、導電性と基体保護機能が高く発現できるように厚みは10nm〜300nmの範囲が好ましいが、経済的観点から50nm〜150nmの範囲がより好ましい。   The platinum group metal layer and / or oxide layer thereof, and the mixed layer in which the platinum group metal layer and / or oxide particles thereof are dispersed in the metal oxide layer have a function of protecting the metal substrate. However, if the process from coating to thermal decomposition is repeated several times, the thickness of the platinum group metal layer can be increased, but a large number of cracks are likely to occur, and adhesion with the tin dioxide layer formed on the platinum group metal layer There is a risk that the performance will be greatly reduced. On the other hand, if the thickness is too thin, the protective function for the base metal is lowered. Therefore, the thickness is preferably in the range of 10 nm to 300 nm so that the electrical conductivity and the protective function of the base can be highly expressed. A range is more preferred.

次いで中間層の上層に二酸化スズ電極表面層を形成する。10nm〜300nm厚みの中間層を設けただけでは基体金属の酸化物層が主であり、この状態では電解液から基体を完全に保護することが困難であるうえに、導電性も悪く、オゾン生成や有機物の分解活性なども低いため、このままでは電解用電極として機能させることは困難である。そのため、該白金族金属層及び/またはその酸化物層上に、導電性に優れ、有機物分解やオゾン生成に触媒的作用を有する二酸化スズ層を、熱分解法により形成させる。   Next, a tin dioxide electrode surface layer is formed on the intermediate layer. An oxide layer of a base metal is mainly provided by providing an intermediate layer having a thickness of 10 nm to 300 nm. In this state, it is difficult to completely protect the base from the electrolyte solution, and the conductivity is also poor, generating ozone. Since the decomposition activity of organic substances and organic substances is low, it is difficult to function as an electrode for electrolysis as it is. Therefore, on the platinum group metal layer and / or its oxide layer, a tin dioxide layer having excellent conductivity and having a catalytic action for organic matter decomposition and ozone generation is formed by a thermal decomposition method.

二酸化スズ層の形成法には、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱分解法、ゾルゲル法などがあるが、複雑な装置を必要とせず、複雑な形状にも均一に形成が可能な熱分解法やゾルゲル法による方法が好適であるが、塗布液の調整がより簡便で生産性に優れ、塗布液寿命が長く、より導電性高い薄膜形成が可能な熱分解法が最も好適である。   There are sputtering methods, ion plating methods, thermal decomposition methods, sol-gel methods, etc. as methods for forming the tin dioxide layer, but there is no need for complicated equipment, and thermal decomposition methods that can form even complex shapes uniformly. The method by the sol-gel method is preferable, but the thermal decomposition method that allows easier adjustment of the coating solution, better productivity, longer coating solution life, and formation of a more conductive thin film is most preferable.

しかしながら、二酸化スズのみでは半導体であるために抵抗が高く、電解用電極として機能させることが困難であるため、二酸化スズ結晶中に価数が異なる三酸化アンチモンをドープさせる必要性がある。三酸化アンチモンのドープ量は、導電性、耐食性、触媒作用の観点から、三酸化アンチモン/二酸化スズ比が、0.5モル%以上10モル%以下になるようにドープさせるのが最適である。   However, since tin dioxide alone is a semiconductor and has high resistance and it is difficult to function as an electrode for electrolysis, it is necessary to dope antimony trioxide having a different valence into the tin dioxide crystal. The doping amount of antimony trioxide is optimally doped so that the antimony trioxide / tin dioxide ratio is 0.5 mol% or more and 10 mol% or less from the viewpoint of conductivity, corrosion resistance, and catalytic action.

三酸化アンチモンがドープされた二酸化スズ層を形成するための塗布液は、上述した条件を満たす正方晶系の二酸化スズ層を形成できるように、スズ化合物に対して1.0モル%以上40モル%以下のアンチモン化合物を添加物として含むように水酸基を有する有機溶媒中に溶解させて塗布液を調整する。   The coating solution for forming the tin dioxide layer doped with antimony trioxide is 1.0 mol% or more and 40 mol with respect to the tin compound so that a tetragonal tin dioxide layer satisfying the above-described conditions can be formed. A coating solution is prepared by dissolving it in an organic solvent having a hydroxyl group so as to contain an antimony compound in an amount of% or less.

塗布液に用いるスズ化合物としては金属アルコキシド、塩化物、酢酸塩、有機金属化合物があり、具体的な例としては、スズ(IV)−t−ブトキシド、スズ(II)エトキシド、スズ(IV)イソプロポキシド、スズ(II)メトキシド、スズ(IV)−t−ブトキシド、スズ(IV)−n−ブドキシド、ジアリルジブチルスズ、ビス(イソオクチルマレイン酸)ジブチルスズ、二酢酸ジブチルスズ、ビス(アセチルアセトナート)ジ−n−ブチルスズ、ビス(トリフルオロメタンスルホン酸)ジブチルスズ、二酢酸ジブチルスズ、二塩化ジブチルスズ、ジラウリン酸ジブチルスズ、二臭化ジシクロヘキシルスズ、二臭化ジシクロヘキシルスズ、ジエチルアミノトリメチルスズ、二塩化ジエチルスズ、ジラウリン酸ジメチルスズ、ジメチルジフェニルスズ、二臭化ジメチルスズ、二塩化ジメチルスズ、ビス(2−エチルヘキサン酸)ジ−n−ブチルスズ、ジ−n−オクチルジクロロスズ、酸化ジオクチルスズ、二塩化ジフェニルスズ、二塩化ビニルスズ、酸化フェンブタスズ、ヘキサブチル二スズ、ヘキサメチル二スズ、ヘキサフェニル二スズ、三塩化メチルスズ、三塩化フェニルスズ、塩化アンモニウム第二スズ、テトラアリルスズ、テトラシクロヘキシルスズ、テトラ−n−プロピルスズ、四フェニルスズ、臭化トリエチルスズ、塩化トリベンジルスズ、臭化トリ−n−ブチルスズ、塩化トリブチルスズ、水素化トリ−n−ブチルスズ、塩化トリエチルスズ、臭化トリメチルスズ、塩化トリメチルスズ、塩化トリ−n−ブチルスズ、トリ−n−ブチル(トリメチルシルイルエチニル)スズ、酢酸トリ−n−プロピルスズ、塩化トリ−n−プロピルスズ、塩化トリフェニルスズ、オレニルトリ−n−ブチルスズ、アリルトリ−n−ブチルスズ、ヘキサクロロスズ(IV)酸アンモニウム、ビス(アセトキシジメチルスズ)オキシド、ビス(トリメチルスズ)アセチレン、ビス(トリフェニルスズ)オキシド、n−ブチルスズトリクロリド、cis−トリ−n−ブチル(1−プロペニル)スズ、ビス(2,4−ペンタンジオン酸)ジブチルスズ、ジブチルスズオキサイド、ジブチルスズマレイン酸塩、ジクロロジフェニルスズ、ジメチルスズオキサイド、二酢酸ジ−n−ブチルスズ、二塩化ジ−n−ブチルスズ、ジラウリン酸ジ−n−ブチルスズ、ジ−n−ブチルスズオキシド、ジ−n−ブチルスズビス(アセチルアセトナート)、ジ−n−ブチルスズビス(2−エチルヘキサノアート、ジ−n−オクチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、二塩化ジ−t−ブチルスズ、ビニルスズジクロリド、エチニルトリ−n−ブチルスズ、酸化フェンブタスズ、ヘキサブチル二スズ、ヘキサ−n−ブチル二スズ、メタリルトリ−n−ブチルスズ、メチルスズトリクロリド、三塩化−n−ブチルスズ、フェニルスズトリクロリド−1−プロピニルトリ−n−ブチルスズ、塩化第二スズ五水和物、塩化第一スズ二水和物、テトラエチルスズ、テトラ−iso−プロピルスズ、テトラメチルスズ、テトラ−n−ブチルアンモニウムジフルオロトリフェニルスズ、四フェニルスズ、テトラビニルスズ(IV)、酢酸スズ(IV)、臭化スズ(IV)、塩化スズ(IV)、ビス(2,4−ペンタンジオン酸)塩化スズ(IV)、ふっ化スズ(IV)、よう化スズ(IV)、trans−1,2−ビス(トリ−n−ブチルスズ)エチレン、トリ−n−ブチル(3−メチル−2−ブテニル)スズ、トリ−n−ブチルスズアセテート、トリ−n−ブチル(ビニル)スズ、2−エチルヘキサン酸スズ(IV)、酢酸トリ−n−プロピルスズ、塩化トリ−n−プロピルスズ、酢酸トリフェニルスズ(IV)、塩化トリフェニルスズ、トリフェニルスズフルオリドなどが挙げられるが、塗布液保存安定性、環境負荷の観点から、好ましくは塩化スズなどのハロゲン化物であるスズ化合物を用いるのが好適である。   Examples of tin compounds used in the coating liquid include metal alkoxides, chlorides, acetates, and organometallic compounds. Specific examples include tin (IV) -t-butoxide, tin (II) ethoxide, and tin (IV) isoform. Propoxide, tin (II) methoxide, tin (IV) -t-butoxide, tin (IV) -n-butoxide, diallyldibutyltin, bis (isooctylmaleic acid) dibutyltin, dibutyltin diacetate, bis (acetylacetonato) di N-butyltin, bis (trifluoromethanesulfonic acid) dibutyltin, dibutyltin diacetate, dibutyltin dichloride, dibutyltin dilaurate, dicyclohexyltin dibromide, dicyclohexyltin dibromide, diethylaminotrimethyltin, diethyltin trichloride, dimethyltin dilaurate, Dimethyl Phenyltin, dimethyltin dibromide, dimethyltin dichloride, bis (2-ethylhexanoic acid) di-n-butyltin, di-n-octyldichlorotin, dioctyltin oxide, diphenyltin dichloride, vinyltin dichloride, fenbutatin oxide, hexabutyl diphenyl Tin, hexamethyldistin, hexaphenyldistin, methyltin trichloride, phenyltin trichloride, stannic ammonium chloride, tetraallyltin, tetracyclohexyltin, tetra-n-propyltin, tetraphenyltin, triethyltin bromide, tribenzyl chloride Tin, tri-n-butyltin bromide, tributyltin chloride, tri-n-butyltin hydride, triethyltin chloride, trimethyltin bromide, trimethyltin chloride, tri-n-butyltin chloride, tri-n-butyl (trimethylsilyl) D Nyl) tin, tri-n-propyl tin acetate, tri-n-propyl tin chloride, triphenyl tin chloride, oleenyl tri-n-butyl tin, allyl tri-n-butyl tin, ammonium hexachlorotin (IV), bis (acetoxydimethyltin) oxide Bis (trimethyltin) acetylene, bis (triphenyltin) oxide, n-butyltin trichloride, cis-tri-n-butyl (1-propenyl) tin, bis (2,4-pentanedioic acid) dibutyltin, dibutyltin oxide , Dibutyltin maleate, dichlorodiphenyltin, dimethyltin oxide, di-n-butyltin diacetate, di-n-butyltin dichloride, di-n-butyltin dilaurate, di-n-butyltin oxide, di-n-butyltin bis (Acetylacetate Natto), di-n-butyltin bis (2-ethylhexanoate, di-n-octyltin oxide, diphenyltin oxide, di-t-butyltin dichloride, vinyltin dichloride, ethynyltri-n-butyltin, fenbutane oxide, hexabutyl Distin, hexa-n-butyldistin, methallyltri-n-butyltin, methyltin trichloride, tri-n-butyltin trichloride, phenyltin trichloride-1-propynyltri-n-butyltin, stannic chloride pentahydrate , Stannous chloride dihydrate, tetraethyltin, tetra-iso-propyltin, tetramethyltin, tetra-n-butylammonium difluorotriphenyltin, tetraphenyltin, tetravinyltin (IV), tin (IV) acetate , Tin (IV) bromide, tin (IV) chloride, bis 2,4-pentanedioic acid) tin (IV) chloride, tin (IV) fluoride, tin (IV) iodide, trans-1,2-bis (tri-n-butyltin) ethylene, tri-n-butyl ( 3-methyl-2-butenyl) tin, tri-n-butyltin acetate, tri-n-butyl (vinyl) tin, tin (IV) 2-ethylhexanoate, tri-n-propyltin acetate, tri-n-propyltin chloride , Triphenyltin acetate (IV), triphenyltin chloride, triphenyltin fluoride, etc., but from the viewpoint of coating solution storage stability and environmental impact, a tin compound that is preferably a halide such as tin chloride is used. It is preferred to use.

二酸化スズ層を形成するための塗布液に添加するためのアンチモン化合物としては金属アルコキシド、塩化物、酢酸塩、有機金属化合物があり、具体的な例としては、アンチモン(III)ブトキシド、アンチモン(III)エトキシド、アンチモン(III)イソプロポキシド、アンチモン(III)メトキシド、アンチモンペンタフルオリド、アンチモントリ−n−ブチル、アンチモントリ−α−ナフチル、しゅう酸アンチモン、三よう化アンチモン、トリフェニルアンチモン、テトラフルオロアンチモン酸(III)アンモニウム、酢酸アンチモン(III)、臭化アンチモン(III)、塩化アンチモン(III)、ふっ化アンチモン(III)、よう化アンチモン(III)、ヘキサフルオロアンチモン酸六水和物、ヘキサフルオロアンチモン酸−1−n−ブチル−3−メチルイミダゾリウム、トリフェニルアンチモン、二臭化トリフェニルアンチモン、トリス(ジメチルアミノ)アンチモンなどが挙げられるが、塗布液保存安定性、環境負荷、経済的な観点から、好ましくはアルコキシドまたは塩化物であるアンチモン化合物を用いるのが好適である。   Antimony compounds to be added to the coating solution for forming the tin dioxide layer include metal alkoxides, chlorides, acetates, and organometallic compounds. Specific examples include antimony (III) butoxide, antimony (III ) Ethoxide, antimony (III) isopropoxide, antimony (III) methoxide, antimony pentafluoride, antimony tri-n-butyl, antimony tri-α-naphthyl, antimony oxalate, antimony triiodide, triphenylantimony, tetra Ammonium (III) fluoroantimonate, antimony (III) acetate, antimony (III) bromide, antimony (III) chloride, antimony (III) fluoride, antimony (III) iodide, hexafluoroantimonic acid hexahydrate, Hexafluo Examples include antimonic acid-1-n-butyl-3-methylimidazolium, triphenylantimony, triphenylantimony dibromide, tris (dimethylamino) antimony, etc., but coating solution storage stability, environmental load, economical From the viewpoint, it is preferable to use an antimony compound which is preferably an alkoxide or a chloride.

また、塗布液に用いる水酸基を有する有機溶媒としては具体的にはメタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノールが挙げられ、好ましくはプロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ペンタノールが挙げられる。   Specific examples of the organic solvent having a hydroxyl group used in the coating solution include methanol, ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butanol, pentanol, hexanol, and cyclohexanol, preferably propyl alcohol, isopropyl alcohol, butanol, Examples include pentanol.

三酸化アンチモンがドープされた正方晶系の二酸化スズ層を形成するための塗布方法として特に限定されず従来公知のものを使用することができ、例えば、スプレー塗布法、噴霧法、カーテンフローコート法、ドクターブレード法、ディップ塗布法、刷毛塗法、スピンコート法などを用いることができる。   The coating method for forming the tetragonal tin dioxide layer doped with antimony trioxide is not particularly limited, and any conventionally known coating method can be used. For example, spray coating method, spraying method, curtain flow coating method A doctor blade method, a dip coating method, a brush coating method, a spin coating method, or the like can be used.

熱分解法によって三酸化アンチモンがドープされた正方晶系の二酸化スズ層を形成するには、中間層を形成した金属基体上に塗布液を塗布後、50〜100℃で10分程度乾燥させた後、450℃以上600℃以下、耐食性と導電性の観点から、より好ましくは475〜550℃の範囲で熱処理を行う熱分解法により電極表面層である二酸化スズ層を形成する。   In order to form a tetragonal tin dioxide layer doped with antimony trioxide by a thermal decomposition method, the coating solution was applied on the metal substrate on which the intermediate layer was formed, and then dried at 50 to 100 ° C. for about 10 minutes. Thereafter, a tin dioxide layer which is an electrode surface layer is formed by a thermal decomposition method in which heat treatment is performed in a temperature range of 475 to 550 ° C., more preferably from 450 ° C. to 600 ° C. from the viewpoint of corrosion resistance and conductivity.

上述した、塗布液を塗布後、乾燥させ、熱分解のため熱処理を行う操作を、所望する厚みの三酸化アンチモンがドープされた二酸化スズ層となるまで繰り返す。形成する二酸化スズ層の厚みは、0.2μm未満ではピンホールやクラックなどが発生し易く電解液から金属基体を保護するには不十分であるうえ、中間層である白金族金属層及び/またはその酸化物が熱拡散により二酸化スズ層表面にまで達して電極触媒活性を大きく低下させる恐れがある。逆に、20μm以上では二酸化スズ層自身の抵抗が大きくなり、電解電圧が異常に高くなり電極として機能させることが困難となるため、0.2μm以上20μm以下の範囲が好ましいが、導電性の観点から0.75μm以上5μm以下の範囲がより好ましい。   The above-described operations of applying and drying the coating solution and performing heat treatment for thermal decomposition are repeated until a tin dioxide layer doped with antimony trioxide having a desired thickness is obtained. If the thickness of the tin dioxide layer to be formed is less than 0.2 μm, pinholes and cracks are likely to occur, which is insufficient to protect the metal substrate from the electrolytic solution, and the platinum group metal layer which is an intermediate layer and / or There is a possibility that the oxide reaches the surface of the tin dioxide layer by thermal diffusion and greatly reduces the electrocatalytic activity. On the other hand, when the thickness is 20 μm or more, the resistance of the tin dioxide layer itself is increased, and the electrolytic voltage becomes abnormally high, making it difficult to function as an electrode. Therefore, the range of 0.2 μm to 20 μm is preferable. To 0.75 μm to 5 μm is more preferable.

また、あらかじめ金属基体にプレス加工等の曲げ加工、切削加工、エッチング加工等の機械加工後に、白金族金属層及び/またはその酸化物層からなる中間層を、次いで、その上層に三酸化アンチモンがドープされた二酸化スズ層の形成を行うことによって、複雑な形状の基体形成時にも二酸化スズ層を損傷することなく、二酸化スズの触媒活性、中間層による基体保護機能、高い導電性が確実に得ることができる。例えば、二酸化スズ層の形成に関し、上記のように加工後の基体上に、中間層の形成、二酸化スズ層の形成を順次行えば、加工によって基体表面が凹凸状態にあっても、均一に各層を形成することが可能となり、安定した電極性能を得ることができる。   In addition, an intermediate layer composed of a platinum group metal layer and / or its oxide layer is formed on the metal substrate in advance after bending such as pressing, cutting, etching, etc., and then antimony trioxide is formed on the upper layer. By forming a doped tin dioxide layer, the catalytic activity of the tin dioxide, the substrate protection function by the intermediate layer, and high conductivity can be reliably obtained without damaging the tin dioxide layer even when forming a substrate having a complicated shape. be able to. For example, regarding the formation of a tin dioxide layer, if the intermediate layer and the tin dioxide layer are sequentially formed on the substrate after processing as described above, even if the substrate surface is uneven due to processing, each layer is uniformly formed. Can be formed, and stable electrode performance can be obtained.

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は実施例によりなんら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited at all by the Example.

(実施例1)
四塩化スズ2.53g、五塩化アンチモン0.18g、ブタノール98ml、シクロヘキサノール2mlを混ぜて5℃で保持しながら、窒素雰囲気下で1時間攪拌することで、三酸化アンチモン3モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を調整した。
Example 1
Mixing 2.53 g of tin tetrachloride, 0.18 g of antimony pentachloride, 98 ml of butanol, and 2 ml of cyclohexanol, and maintaining at 5 ° C., stirring for 1 hour under a nitrogen atmosphere, thereby containing dioxide containing 3 mol% of antimony trioxide. A tin-forming coating solution was prepared.

金属基体としてTi基体(JIS2種)を用いた。Ti基体は大きさが20×30mm、厚さが0.5mmの圧延材である。該基体に、ジルコンショットを用いたショットブラスト加工により、梨地仕上げを行った。次に、有機溶媒による脱脂処理後、3N塩酸中に30秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、Ti基体表面処理工程を終了した。   A Ti substrate (JIS type 2) was used as the metal substrate. The Ti substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 0.5 mm. The substrate was finished with a satin finish by shot blasting using a zircon shot. Next, after degreasing treatment with an organic solvent, the oxide substrate was removed by immersion in 3N hydrochloric acid for 30 seconds to complete the Ti substrate surface treatment step.

三塩化イリジウム三水和物3.52g、エタノール98ml、シクロヘキサノール2mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで中間層用塗布液を調整した。表面処理工程を終了したTi基体上に刷毛塗法により塗布後、490℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み50nmのIrO層および導電経路が形成されたTiO層(約100nm)を形成させて、中間層形成工程を終了した。 An intermediate layer coating solution was prepared by mixing 3.52 g of iridium trichloride trihydrate, 98 ml of ethanol, and 2 ml of cyclohexanol, and stirring for 8 hours in a nitrogen atmosphere. After applying the surface treatment process to the Ti substrate by the brush coating method, heat treatment is performed at 490 ° C. for 1 hour to form an IrO 2 layer having a thickness of 50 nm and a TiO 2 layer (about 100 nm) in which a conductive path is formed. Then, the intermediate layer forming step was completed.

中間層形成工程を終了したTi基体上に、三酸化アンチモン3モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を刷毛塗法により塗布し、空気中525℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返すことで、厚み2.5μmの三酸化アンチモン3モル%を含む二酸化スズ膜を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   The step of applying a tin dioxide-forming coating solution containing 3 mol% of antimony trioxide on the Ti substrate that has completed the intermediate layer forming step by a brush coating method and performing a heat treatment at 525 ° C. for 1 hour in air is repeated 10 times. Thus, a total of 10 electrodes for electrolysis were formed on which a tin dioxide film containing 3 mol% of antimony trioxide having a thickness of 2.5 μm was formed.

(実施例2)
スズ(IV)ブトキシド3.91g、アンチモン(III)ブトキシド0.34g、ブタノール98ml、シクロヘキサノール2mlを混ぜて5℃で保持しながら、窒素雰囲気下で1時間攪拌することで、三酸化アンチモン5モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を調整した。
(Example 2)
Mixing 3.91 g of tin (IV) butoxide, 0.34 g of antimony (III) butoxide, 98 ml of butanol, 2 ml of cyclohexanol and maintaining at 5 ° C., stirring for 1 hour under a nitrogen atmosphere, 5 mol of antimony trioxide %, A tin dioxide-forming coating solution was prepared.

金属基体としてTi基体(JIS2種)を用いた。Ti基体は大きさが20×30mm、厚さが0.5mmの圧延材である。該基体に、蓚酸10wt%水溶液中で8時間エッチングを行うことにより、梨地仕上げを行った。次に、有機溶媒による脱脂処理後、0.1Nフッ酸中に30秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、Ti基体表面処理工程を終了した。   A Ti substrate (JIS type 2) was used as the metal substrate. The Ti substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 0.5 mm. The satin finish was performed by etching the substrate for 8 hours in a 10 wt% oxalic acid aqueous solution. Next, after the degreasing treatment with an organic solvent, the oxide film was removed by immersion in 0.1N hydrofluoric acid for 30 seconds, and the Ti substrate surface treatment step was completed.

ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド3.83g、ブタノール95ml、アセチルアセトン5mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌、濃縮後、エタノールで希釈し濃度が0.005Mに調製することで中間層用塗布液を準備した。表面処理工程を終了したTi基体上にデッィプ法により塗布後、400℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み230nmのZrO層を形成した。 Zirconium tetra-n-butoxide (3.83 g), butanol (95 ml), and acetylacetone (5 ml) were mixed, stirred for 8 hours in a nitrogen atmosphere, concentrated, diluted with ethanol, and adjusted to a concentration of 0.005M. Got ready. A ZrO 2 layer having a thickness of 230 nm was formed by applying a heat treatment at 400 ° C. for 1 hour after applying the surface treatment process on the Ti substrate by the dip method.

三塩化イリジウム三水和物1.06g、タンタル(V)エトキシド5.68g、イソプロパノール98ml、シクロヘキサノール2mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで中間層用塗布液を調整した。ZrO層を形成したTi基体上にデッィプ法により塗布後、500℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み110nmのIrO−Ta層および導電経路が形成されたZrO/TiO層を形成させて、中間層形成工程を終了した。 An intermediate layer coating solution was prepared by mixing 1.06 g of iridium trichloride trihydrate, 5.68 g of tantalum (V) ethoxide, 98 ml of isopropanol, and 2 ml of cyclohexanol, and stirring for 8 hours in a nitrogen atmosphere. After coating the De'ipu method on Ti substrate forming the ZrO 2 layer, by performing a heat treatment for 1 hour at 500 ° C., ZrO 2 / TiO of IrO 2 -Ta 2 O 5 layer and the conductive paths of thickness 110nm was formed Two layers were formed, and the intermediate layer forming step was completed.

中間層形成工程を終了したTi基体上に、三酸化アンチモン5モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を刷毛塗法により塗布し、空気中500℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返すことで、厚み2.1μmの三酸化アンチモン5モル%を含む二酸化スズ膜を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   The step of applying a tin dioxide-forming coating solution containing 5 mol% of antimony trioxide on the Ti substrate that has completed the intermediate layer forming step by a brush coating method and performing a heat treatment at 500 ° C. for 1 hour in air is repeated 10 times. Thus, a total of 10 electrodes for electrolysis were formed on which a tin dioxide film containing 5 mol% of antimony trioxide having a thickness of 2.1 μm was formed.

(実施例3)
2−エチルヘキサン酸スズ(II)5.04g、2−エチルヘキサン酸アンチモン(V)0.51g、ブタノール98ml、シクロヘキサノール2mlを混ぜて5℃で保持しながら、アルゴン雰囲気下で1時間攪拌することで、三酸化アンチモン3モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を調整した。
(Example 3)
Stir in an argon atmosphere for 1 hour while mixing 5.04 g of tin (II) 2-ethylhexanoate, 0.51 g of antimony (V) 2-ethylhexanoate, 98 ml of butanol and 2 ml of cyclohexanol and keeping at 5 ° C. Thus, a tin dioxide forming coating solution containing 3 mol% of antimony trioxide was prepared.

金属基体としてNb基体を用いた。Nb基体は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。該基体に、ジルコンショットを用いたショットブラスト加工により、梨地仕上げを行った。次に、有機溶媒による脱脂処理後、6Nフッ酸中に1分間浸漬させて酸化被膜除去を行い、Nb基体表面処理工程を終了した。   An Nb substrate was used as the metal substrate. The Nb substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 0.2 mm. The substrate was finished with a satin finish by shot blasting using a zircon shot. Next, after degreasing treatment with an organic solvent, the oxide film was removed by immersion in 6N hydrofluoric acid for 1 minute, and the Nb substrate surface treatment step was completed.

三塩化ルテニウム三水和物2.61g、エタノール98ml、シクロヘキサノール2mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで中間層用塗布液を調整した。表面処理工程を終了したNb基体に刷毛塗法により塗布後、475℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み50nmのRuO層および導電経路が形成されたNbO層(約120nm)を形成させて、中間層形成工程を終了した。 The intermediate layer coating solution was prepared by mixing 2.61 g of ruthenium trichloride trihydrate, 98 ml of ethanol, and 2 ml of cyclohexanol, and stirring for 8 hours in a nitrogen atmosphere. After applying the surface treatment process to the Nb substrate by brush coating, heat treatment is performed at 475 ° C. for 1 hour to form a RuO 2 layer having a thickness of 50 nm and an NbO 2 layer (about 120 nm) in which a conductive path is formed. Then, the intermediate layer forming step was completed.

中間層形成工程を終了したNb基体上に、三酸化アンチモン3モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を刷毛塗法により塗布し、空気中500℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返すことで、厚み2.3μmの三酸化アンチモン3モル%を含む二酸化スズ膜を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   The step of applying a tin dioxide forming coating solution containing 3 mol% of antimony trioxide on the Nb substrate that has completed the intermediate layer forming step by a brush coating method and performing a heat treatment at 500 ° C. in air for 1 hour is repeated 10 times. Thus, a total of 10 electrodes for electrolysis were formed on which a tin dioxide film containing 3 mol% of antimony trioxide having a thickness of 2.3 μm was formed.

(実施例4)
スズ(IV)イソプロポキシド3.94g、二塩化トリフェニルアンチモン0.42g、イソプロピルアルコール90ml、アセチルアセトン8ml、ブタノール2mlを混ぜて5℃で保持しながら、アルゴン雰囲気下で1時間攪拌することで、三酸化アンチモン5モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を調整した。
Example 4
By stirring for 1 hour under an argon atmosphere while mixing 3.94 g of tin (IV) isopropoxide, 0.42 g of triphenylantimony dichloride, 90 ml of isopropyl alcohol, 8 ml of acetylacetone and 2 ml of butanol and maintaining at 5 ° C., A coating solution for forming tin dioxide containing 5 mol% of antimony trioxide was prepared.

金属基体としてNb基体を用いた。Nb基体は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。該基体に、ジルコンショットを用いたショットブラスト加工により、梨地仕上げを行った。次に、有機溶媒による脱脂処理後、6Nフッ酸中に1分間浸漬させて酸化被膜除去を行い、Nb基体表面処理工程を終了した。   An Nb substrate was used as the metal substrate. The Nb substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 0.2 mm. The substrate was finished with a satin finish by shot blasting using a zircon shot. Next, after degreasing treatment with an organic solvent, the oxide film was removed by immersion in 6N hydrofluoric acid for 1 minute, and the Nb substrate surface treatment step was completed.

表面処理工程を終了したNb基体を空気中、400℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み225nmのNbO層を形成した。 A NbO 2 layer having a thickness of 225 nm was formed by heat-treating the Nb substrate after the surface treatment step in air at 400 ° C. for 1 hour.

三塩化ルテニウム三水和物2.09g、ニオブ(V)エトキシド0.64g、エタノール90ml、アセチルアセトン10mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで中間層用塗布液を調整した。表面処理工程を終了したNb基体上にデッィプ法により塗布後、500℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み75nmのRuO層および導電経路が形成されたNbO層を形成させ、中間層形成工程を終了した。 An intermediate layer coating solution was prepared by mixing 2.09 g of ruthenium trichloride trihydrate, 0.64 g of niobium (V) ethoxide, 90 ml of ethanol, and 10 ml of acetylacetone and stirring for 8 hours in a nitrogen atmosphere. After the surface treatment process is applied on the Nb substrate by the dip method, a heat treatment is performed at 500 ° C. for 1 hour to form a RuO 2 layer having a thickness of 75 nm and an NbO 2 layer in which a conductive path is formed. The forming process is finished.

中間層形成工程を終了したNb基体上に、三酸化アンチモン5モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を刷毛塗法により塗布し、空気中500℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返すことで、厚み2.4μmの三酸化アンチモン5モル%を含む二酸化スズ膜を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   The step of applying a tin dioxide-forming coating solution containing 5 mol% of antimony trioxide on the Nb substrate that has completed the intermediate layer forming step by a brush coating method and performing a heat treatment at 500 ° C. for 1 hour in air is repeated 10 times. Thus, a total of ten electrodes for electrolysis were formed on which a tin dioxide film containing 5 mol% of antimony trioxide having a thickness of 2.4 μm was formed.

(実施例5)
酸化ジオクチルスズ(IV)3.50g、五フッ化アンチモン(V)0.13g、ブタノール98ml、シクロヘキサノール2mlを混ぜて5℃で保持しながら、アルゴン雰囲気下で1時間攪拌することで、三酸化アンチモン3モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を調整した。
(Example 5)
Dioctyltin oxide (IV) 3.50 g, antimony pentafluoride (V) 0.13 g, butanol 98 ml, cyclohexanol 2 ml were mixed and kept at 5 ° C., and the mixture was stirred for 1 hour in an argon atmosphere to obtain trioxide. A coating solution for forming tin dioxide containing 3 mol% of antimony was prepared.

金属基体としてZr基体を用いた。Zr基体は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。該基体に、ジルコンショットを用いたショットブラスト加工により、梨地仕上げを行った。次に、有機溶媒による脱脂処理後、6Nフッ酸中に1分間浸漬させて酸化被膜除去を行い、Zr基体表面処理工程を終了した。   A Zr substrate was used as the metal substrate. The Zr substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 0.2 mm. The substrate was finished with a satin finish by shot blasting using a zircon shot. Next, after degreasing treatment with an organic solvent, the oxide film was removed by immersion in 6N hydrofluoric acid for 1 minute, and the Zr substrate surface treatment step was completed.

チタニウムテトラ−n−ブトキシド3.40g、ブタノール95ml、アセチルアセトン5mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌、濃縮後、ブタノールで希釈し濃度が0.005Mに調製することで中間層用塗布液を準備した。表面処理工程を終了したZr基体上にデッィプ法により塗布後、400℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み310nmのTiO層を形成した。 Titanium tetra-n-butoxide (3.40 g), butanol (95 ml), and acetylacetone (5 ml) were mixed, stirred for 8 hours in a nitrogen atmosphere, concentrated, diluted with butanol to adjust the concentration to 0.005 M, and the intermediate layer coating solution was prepared. Got ready. A TiO 2 layer having a thickness of 310 nm was formed by applying a heat treatment at 400 ° C. for 1 hour after applying the surface treatment process on the Zr substrate by the dip method.

三塩化ロジウム三水和物2.11g、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド0.77g、エタノール50ml、ブタノール45ml、シクロヘキサノール2ml、アセチルアセトン3mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで中間層用塗布液を調整した。TiO層を形成したZr基体上に刷毛塗法により塗布後、500℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み150nmのRh−ZrO層および導電経路が形成されたTiO/ZrO層を形成させて、中間層形成工程を終了した。 Rhodium trichloride trihydrate (2.11 g), zirconium tetra-n-butoxide (0.77 g), ethanol (50 ml), butanol (45 ml), cyclohexanol (2 ml), and acetylacetone (3 ml) are mixed and stirred for 8 hours in a nitrogen atmosphere for an intermediate layer. The coating solution was adjusted. After applying the brush coating method on the Zr substrate on which the TiO 2 layer is formed, a heat treatment is performed at 500 ° C. for 1 hour, so that the Rh 2 O 3 —ZrO 2 layer having a thickness of 150 nm and the conductive path formed in TiO 2 / A ZrO 2 layer was formed, and the intermediate layer forming step was completed.

中間層形成工程を終了したZr基体上に、三酸化アンチモン3モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を刷毛塗法により塗布し、空気中450℃で10分間の熱処理を行う工程を10回繰り返すことで、厚み2.1μmの三酸化アンチモン3モル%を含む二酸化スズ膜を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   The step of applying a tin dioxide-forming coating solution containing 3 mol% of antimony trioxide on the Zr substrate that has completed the intermediate layer forming step by a brush coating method and performing a heat treatment at 450 ° C. in air for 10 minutes is repeated 10 times. Thus, a total of 10 electrodes for electrolysis were formed on which a tin dioxide film containing 3 mol% of antimony trioxide having a thickness of 2.1 μm was formed.

(実施例6)
塩化トリブチルスズ(IV)3.10g、アンチモン(III)エトキシド0.26g、ブタノール90ml、アセチルアセトン8ml、シクロヘキサノール2mlを混ぜて5℃で保持しながら、アルゴン雰囲気下で1時間攪拌することで、三酸化アンチモン5モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を調整した。
(Example 6)
Mixing tributyltin chloride (IV) 3.10 g, antimony (III) ethoxide 0.26 g, butanol 90 ml, acetylacetone 8 ml, cyclohexanol 2 ml, and maintaining at 5 ° C., stirring for 3 hours under an argon atmosphere for trioxide A coating solution for forming tin dioxide containing 5 mol% of antimony was prepared.

金属基体としてTa基体を用いた。Ta基体は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。該基体に、炭化珪素を用いたショットブラスト加工により、梨地仕上げを行った。次に、有機溶媒による脱脂処理後、6Nフッ酸中に1分間浸漬させて酸化被膜除去を行い、Ta基体表面処理工程を終了した。   A Ta substrate was used as the metal substrate. The Ta substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 0.2 mm. The base was finished by shot blasting using silicon carbide. Next, after degreasing treatment with an organic solvent, the oxide film was removed by immersion in 6N hydrofluoric acid for 1 minute, and the Ta substrate surface treatment step was completed.

表面処理工程を終了したTa基体を空気中、525℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み115nmのTa層を形成した。 The Ta substrate having finished the surface treatment process was heat-treated in air at 525 ° C. for 1 hour to form a Ta 2 O 5 layer having a thickness of 115 nm.

パラジウム(II)アセチルアセトナート1.37g、塩化白金(IV)酸六水和物2.33g、無水四塩化すず0.26g、トルエン45ml、ブタノール45ml、エタノール5ml、純水5mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで中間層用塗布液を調整した。Ta層を形成したTa基体上にデッィプ法により塗布後、500℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み130nmのPd−Pt−SnO層および導電経路が形成されたTa層を形成させて、中間層形成工程を終了した。 Palladium (II) acetylacetonate 1.37 g, platinum (IV) chloride hexahydrate 2.33 g, anhydrous tin tetrachloride 0.26 g, toluene 45 ml, butanol 45 ml, ethanol 5 ml, pure water 5 ml were mixed and mixed with nitrogen. The intermediate layer coating solution was prepared by stirring for 8 hours under an atmosphere. After coating the De'ipu method on Ta substrate to form a Ta 2 O 5 layer, by performing a heat treatment for 1 hour at 500 ° C., Ta 2 the Pd-Pt-SnO 2 layer and the conductive path in the thickness 130nm was formed O Five layers were formed, and the intermediate layer forming step was completed.

中間層形成工程を終了したTa基体上に、三酸化アンチモン5モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液をディップ法により塗布し、空気中450℃で30分間の熱処理を行う工程を13回繰り返すことで、厚み2.5μmの三酸化アンチモン5モル%を含む二酸化スズ膜を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   The step of applying a tin dioxide-forming coating solution containing 5 mol% of antimony trioxide on the Ta substrate that has completed the intermediate layer forming step by dipping and performing a heat treatment at 450 ° C. for 30 minutes in air is repeated 13 times. Thus, a total of 10 electrodes for electrolysis were formed on which a tin dioxide film containing 5 mol% of antimony trioxide having a thickness of 2.5 μm was formed.

(実施例7)
臭化スズ(IV)4.08g、五塩化アンチモン0.42g、ブタノール98ml、ヘキサノール2mlを混ぜて5℃で保持しながら、アルゴン雰囲気下で1時間攪拌することで、三酸化アンチモン7モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を調整した。
(Example 7)
By stirring for 1 hour under an argon atmosphere while mixing 4.08 g of tin (IV) bromide, 0.42 g of antimony pentachloride, 98 ml of butanol and 2 ml of hexanol and maintaining at 5 ° C., 7 mol% of antimony trioxide was obtained. The coating solution for forming tin dioxide was prepared.

金属基体としてバナジウム基体を用いた。バナジウム基体は大きさが20×30mm、厚さが0.2mmの圧延材である。該基体に、炭化珪素を用いたショットブラスト加工により、梨地仕上げを行った。次に、有機溶媒による脱脂処理後、6Nフッ酸中に1分間浸漬させて酸化被膜除去を行い、バナジウム基体表面処理工程を終了した。   A vanadium substrate was used as the metal substrate. The vanadium substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 0.2 mm. The base was finished by shot blasting using silicon carbide. Next, after the degreasing treatment with an organic solvent, the oxide film was removed by immersion in 6N hydrofluoric acid for 1 minute, and the vanadium substrate surface treatment step was completed.

タンタル(V)−n−ブトキシド5.47g、ブタノール97ml、アセチルアセトン3mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで中間層用塗布液を調整した。表面処理工程を終了したバナジウム基体上にデッィプ法により塗布後、520℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み400nmのTa層を形成した。 The intermediate layer coating solution was prepared by mixing tantalum (V) -n-butoxide 5.47 g, butanol 97 ml, and acetylacetone 3 ml, and stirring for 8 hours in a nitrogen atmosphere. A 400 nm thick Ta 2 O 5 layer was formed by applying a heat treatment at 520 ° C. for 1 hour after coating on the vanadium substrate after the surface treatment step.

塩化白金酸六水和物5.18g、ブタノール100mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで中間層用塗布液を調整した。Ta層を形成したバナジウム基体上に刷毛塗法により塗布後、500℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み150nmのPt層および導電経路が形成されたTa/V層を形成させて、中間層形成工程を終了した。 The intermediate layer coating solution was prepared by mixing 5.18 g of chloroplatinic acid hexahydrate and 100 ml of butanol and stirring for 8 hours under a nitrogen atmosphere. After coating the Ta 2 O 5 layer brushing method on vanadium substrate formed, and in the heat treatment of 1 hour at 500 ° C., Ta Pt layer and a conductive path in the thickness 150nm was formed 2 O 5 / V 2 An O 5 layer was formed to complete the intermediate layer forming step.

中間層形成工程を終了したバナジウム基体上に、三酸化アンチモン7モル%を含む二酸化スズ形成用塗布液を刷毛塗法により塗布し、空気中525℃で2時間の熱処理を行う工程を10回繰り返すことで、厚み2.6μmの三酸化アンチモン7モル%を含む二酸化スズ膜を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   The step of applying a tin dioxide-forming coating solution containing 7 mol% of antimony trioxide on the vanadium substrate that has completed the intermediate layer forming step by a brush coating method and performing a heat treatment at 525 ° C. for 2 hours in air is repeated 10 times. Thus, a total of ten electrodes for electrolysis were formed on which a tin dioxide film containing 7 mol% of antimony trioxide having a thickness of 2.6 μm was formed.

(比較例1)
金属基体としてTi基体(JIS2種)を用いた。Ti基体は大きさが20×30mm、厚さが0.5mmの圧延材である。該基体に、ジルコンショットを用いたショットブラスト加工により、梨地仕上げを行った。次に、有機溶媒による脱脂処理後、3N塩酸中に30秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、Ti基体表面処理工程を終了した。
(Comparative Example 1)
A Ti substrate (JIS type 2) was used as the metal substrate. The Ti substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 0.5 mm. The substrate was finished with a satin finish by shot blasting using a zircon shot. Next, after degreasing treatment with an organic solvent, the oxide substrate was removed by immersion in 3N hydrochloric acid for 30 seconds to complete the Ti substrate surface treatment step.

塩化白金酸六水和物5.18g、ブタノール100mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで中間層用塗布液を調整した。表面処理工程を終了したTi基体に対して、空気中475℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み150nmのTiO層を形成した。次に、該TiO層を形成したTi基体上に刷毛塗法により中間層用塗布液を塗布し、490℃でアンモニアガス雰囲気下1時間の熱処理を行うことで、厚み50nmのPt層を形成させて、中間層形成工程を終了した。 The intermediate layer coating solution was prepared by mixing 5.18 g of chloroplatinic acid hexahydrate and 100 ml of butanol and stirring for 8 hours under a nitrogen atmosphere. The surface treatment process on finished Ti substrate by performing heat treatment for 1 hour at 475 ° C. in air to form the TiO 2 layer of thickness 150 nm. Next, an intermediate layer coating solution is applied to the Ti substrate on which the TiO 2 layer is formed by brush coating, and heat treatment is performed at 490 ° C. for 1 hour in an ammonia gas atmosphere, thereby forming a Pt layer having a thickness of 50 nm. Then, the intermediate layer forming step was completed.

25wt%水酸化ナトリウムにリサージ(PbO)を飽和させた40℃の電解浴中で1A/dmの電流密度で2時間電解し、その表面にα−二酸化鉛層を形成した。次いで800g/リットルの硝酸鉛水溶液を電解液として、α−二酸化鉛層を形成した芯材を陽極として2A/dmの電流密度で8時間電解を行い、20μm厚みのβ−二酸化鉛層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。 Electrolysis was carried out for 2 hours at a current density of 1 A / dm 2 in an electrolytic bath at 40 ° C. in which Rissurge (PbO) was saturated in 25 wt% sodium hydroxide, and an α-lead dioxide layer was formed on the surface. Next, electrolysis was performed for 8 hours at a current density of 2 A / dm 2 using an 800 g / liter lead nitrate aqueous solution as an electrolyte and a core material formed with an α-lead dioxide layer as an anode to form a 20 μm-thick β-lead dioxide layer. A total of 10 electrolysis electrodes were produced.

(比較例2)
実施例1において、中間層形成工程を省いた以外は同様に実施し、厚み2.4μmの三酸化アンチモン3モル%を含む二酸化スズ膜を形成した電解用電極を合計10枚作製した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, the same procedure was carried out except that the intermediate layer forming step was omitted, and a total of 10 electrodes for electrolysis were formed on which a tin dioxide film containing 3 mol% of antimony trioxide having a thickness of 2.4 μm was formed.

(比較例3)
特許文献4に記載の方法に従い、電解用電極の作製を行った。具体的には、(Sb/Sn)mol%が5mol%となるように、テトラブトキシスズのブタノール溶液にスズに対して五塩化アンチモンを加え、さらに(Sn+Sb)に対して5モル%となる量の三塩化イリジウム(IrCl/nHO)を加えて加熱しながら溶解し、チンダル現象が見られる半透明色の二酸化スズ形成用塗布液を作製した。
(Comparative Example 3)
According to the method described in Patent Document 4, an electrode for electrolysis was produced. Specifically, antimony pentachloride is added to tin butanol solution of tetrabutoxytin so that (Sb / Sn) mol% is 5 mol%, and further 5 mol% to (Sn + Sb). Of iridium trichloride (IrCl 3 / nH 2 O) was added and dissolved while heating to prepare a translucent tin dioxide forming coating solution in which a Tyndall phenomenon was observed.

金属基体としてTi基体(JIS2種)を用いた。Ti基体は大きさが20×30mm、厚さが0.5mmの圧延材である。該基体に、90℃の25%硫酸で1時間の酸洗を行い、Ti基体表面処理工程を終了した。   A Ti substrate (JIS type 2) was used as the metal substrate. The Ti substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 0.5 mm. The substrate was pickled with 90% 25% sulfuric acid for 1 hour, and the Ti substrate surface treatment step was completed.

チタン−n−ブトキシド2.38g、タンタル(V)−n−ブトキシド3.28g、ブタノール100ml混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで中間層用塗布液を調整した。表面処理工程を終了したTi基体上にデッィプ法により塗布後、500℃で1時間の熱処理を行うことで、厚み200nmのTiO−Ta層を形成した。 A coating solution for an intermediate layer was prepared by mixing 2.38 g of titanium-n-butoxide, 3.28 g of tantalum (V) -n-butoxide, and 100 ml of butanol and stirring for 8 hours in a nitrogen atmosphere. A TiO 2 —Ta 2 O 5 layer having a thickness of 200 nm was formed by applying a heat treatment at 500 ° C. for 1 hour after coating on the Ti substrate after the surface treatment process.

中間層処理工程を終えたTi基体上に、半透明色の二酸化スズ形成用塗布液を刷毛にて塗布し、120℃で10分間乾燥させた後に、空気中490℃で10分間の熱処理を行う工程を12回繰り返すことで、三酸化アンチモンを1.2モル%、二酸化イリジウム2.4モル%をそれぞれ含む、厚み2.3μmの二酸化スズ膜を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   A translucent tin dioxide-forming coating solution is applied with a brush on the Ti substrate that has been subjected to the intermediate layer treatment step, dried at 120 ° C. for 10 minutes, and then heat-treated at 490 ° C. in air for 10 minutes. By repeating the process twelve times, a total of 10 electrodes for electrolysis were formed on which a tin dioxide film having a thickness of 2.3 μm and containing 1.2 mol% of antimony trioxide and 2.4 mol% of iridium dioxide was formed.

このようにして作製した本発明にかかる電解用電極と比較例に対して、支持電解質として硫酸ナトリウム50g/L、メチレンブルー1000ppmを含む水溶液を用い、陽極に電解用電極、陰極に白金電極、参照電極として銀/塩化銀電極を用い、電流密度を20A/dm、電解液温度25℃の条件下、メチレンブルーの3極式の定電流電解による酸化分解試験を10時間実施し、吸光度法(測定波長660nm)により測定し、10時間後のメチレンブルー濃度を比較した結果を表1に示す。また、電解酸化分解試験5時間経過した時の電位(vs銀/銀塩化銀電極)を表2に示す。 For the electrolysis electrode according to the present invention thus prepared and the comparative example, an aqueous solution containing sodium sulfate 50 g / L and methylene blue 1000 ppm was used as the supporting electrolyte, the electrolysis electrode was used as the anode, the platinum electrode was used as the cathode, and the reference electrode A silver / silver chloride electrode was used, and an oxidative degradation test was carried out for 10 hours using a triode constant current electrolysis of methylene blue under the conditions of a current density of 20 A / dm 2 and an electrolyte temperature of 25 ° C. Table 1 shows the results of comparing the methylene blue concentrations after 10 hours. Table 2 shows the potential (vs silver / silver-silver chloride electrode) after 5 hours of electrolytic oxidation decomposition test.

次に、作製した本発明にかかる電解用電極と比較例に対して、支持電解質として硫酸250g/L、金属めっき用平滑剤として用いられる2,2,3,3−テトラフルオロプロピルアルコール100ppmを含む水溶液を用い、陽極に電解用電極、陰極に白金電極、参照電極として銀/塩化銀電極を用い、電流密度を20A/dm、電解液温度25℃の条件下、電極寿命試験を1000時間実施し、500時間および1000時間後の電位を比較した結果を表2に示す。また、電極寿命試験終了後、蛍光X線膜厚測定法により各電極に対する膜厚測定し、さらに残存率を算出した結果を合わせて表2に示した。 Next, with respect to the produced electrode for electrolysis according to the present invention and the comparative example, 250 g / L of sulfuric acid as a supporting electrolyte and 100 ppm of 2,2,3,3-tetrafluoropropyl alcohol used as a smoothing agent for metal plating are included. Using an aqueous solution, an electrode for electrolysis as the anode, a platinum electrode as the cathode, a silver / silver chloride electrode as the reference electrode, a current density of 20 A / dm 2 , and an electrolyte temperature of 25 ° C., an electrode life test was conducted for 1000 hours Table 2 shows the results of comparing the potentials after 500 hours and 1000 hours. Further, after the electrode life test was completed, the film thickness for each electrode was measured by a fluorescent X-ray film thickness measurement method, and the results of calculating the residual ratio were also shown in Table 2.

(過塩素酸ナトリウム製造電極としての評価)
作製した実施例2、4、比較例1及び実施例3の電解用電極を用い、隔膜電解法により過塩素酸ナトリウムの製造を実施した。陽極電解液として600g/L塩素酸ナトリウム250ml、陰極電解液として100g/L硫酸250ml、各電解液温度を35℃以下に保持しながら、陽極に各電解用電極、陰極に白金電極として用い、電流密度40A/dm2の条件下において塩素酸濃度が0g/Lになるまで電解を行った時に、電解所要時間及びその電解所要時間から算出される電流効率を表3に示す。
(Evaluation as sodium perchlorate production electrode)
Using the prepared electrodes for electrolysis of Examples 2 and 4, Comparative Example 1 and Example 3, sodium perchlorate was produced by a diaphragm electrolysis method. 600 g / L sodium chlorate 250 ml as anolyte electrolyte, 100 g / L sulfuric acid 250 ml as cathode electrolyte, and each electrolyte temperature is maintained at 35 ° C. or lower, and each electrode is used as an electrode for electrolysis and platinum as a cathode. Table 3 shows the time required for electrolysis and the current efficiency calculated from the time required for electrolysis when electrolysis was performed until the chloric acid concentration reached 0 g / L under the condition of a density of 40 A / dm2.

(オゾン発生電極としての評価)
作製した本発明にかかる電解用電極と比較例の電極を用い、オゾン発生用電極としての能力を比較した。まず、金属基体としてTi及びNb多孔質焼結体(φ50mm、厚み1mm)を用い、実施例2及び実施例4に記載の方法に従い、二酸化スズ膜を形成した電解用電極をそれぞれ作製した。同様に、金属基体としてTiを用い、比較例1及び比較例3に記載の方法に従い、電解用電極をそれぞれ作製した。PTFE製の固体電解質電解層内に、陰極にはステンレス焼結多孔質電極(φ50mm、厚さ1mm)、陽極には実施例及び比較例に従い作製した各電極を組み込み、陽極室には温度を25℃に保持した超純水を循環させながら、100A/dm2の条件下で電解を1000時間実施した。その際陽極室で発生するオゾンガスを、ヨウ化カリウム溶液中に一定時間通して硫酸酸性にした後、0.1Nチオ硫酸ナトリウム標準溶液を用いた間接滴定法によりオゾン濃度を求め、各電極における電解時間に対するオゾン濃度の変化を図1に示した。
(Evaluation as an ozone generating electrode)
Using the produced electrode for electrolysis according to the present invention and the electrode of the comparative example, the ability as an electrode for ozone generation was compared. First, using a Ti and Nb porous sintered body (φ50 mm, thickness 1 mm) as a metal substrate, an electrode for electrolysis in which a tin dioxide film was formed was prepared according to the method described in Example 2 and Example 4. Similarly, Ti was used as the metal substrate, and the electrodes for electrolysis were prepared according to the methods described in Comparative Examples 1 and 3. In a solid electrolyte electrolyte layer made of PTFE, a stainless sintered porous electrode (φ50 mm, thickness 1 mm) is incorporated in the cathode, each electrode produced according to the example and the comparative example is incorporated in the anode, and the temperature is 25 in the anode chamber. Electrolysis was carried out for 1000 hours under conditions of 100 A / dm 2 while circulating ultrapure water maintained at ° C. At that time, ozone gas generated in the anode chamber was passed through a potassium iodide solution for a certain period of time to make it acidic with sulfuric acid, and then the ozone concentration was determined by an indirect titration method using a 0.1N sodium thiosulfate standard solution. The change in ozone concentration with respect to time is shown in FIG.

続いて、作製した本発明にかかる電解用電極の塗布液と比較例3で製造した塗布液に対して、各塗布液をポリプロピレン製蓋付ガラス保存瓶に入れ、気相部をアルゴンガスに置換後に密栓し、60℃に保持された空気循環型乾燥機に1ヶ月間保管した。その後、乾燥機から取り出し、塗布液の状態を目しで確認し、塗布液の液寿命について調べた結果を図3に示した。   Subsequently, with respect to the coating solution for the electrode for electrolysis according to the present invention and the coating solution manufactured in Comparative Example 3, each coating solution was placed in a glass storage bottle with a polypropylene lid, and the gas phase portion was replaced with argon gas. The container was later sealed and stored in an air circulation dryer maintained at 60 ° C. for 1 month. Then, it took out from the dryer, the state of the coating liquid was confirmed visually, and the result of having investigated about the liquid life of the coating liquid was shown in FIG.

(結果、考察)
その表1の結果によれば、本発明にかかる電解用電極を用いて電解を実施した場合、約2000mV(vsAg/AgCl)程度の高い電位で電解は進行したが、その電解液中残存するメチレンブルーは、25ppm以下しか残っておらず、従来電極(比較例1)とほぼ同等の性能を示すことが認められた。また、実施例1において中間層を形成しなかっただけである比較例2においても、同様の結果が得られることを確認した。これに対して、電位を低下させるために、二酸化スズ電極層に二酸化イリジウムを添加した比較例3においては、比較的低い電位(1800mV以下)で電解は進行するが、残存するメチレンブルー濃度が高いことから、従来電極や本発明にかかる電解用電極に比べると、電解酸化能力が低いことが確認された。
(Result, discussion)
According to the results in Table 1, when electrolysis was performed using the electrode for electrolysis according to the present invention, the electrolysis progressed at a high potential of about 2000 mV (vsAg / AgCl), but the methylene blue remaining in the electrolyte solution remained. It was recognized that only 25 ppm or less remained and the performance was almost the same as that of the conventional electrode (Comparative Example 1). Further, it was confirmed that the same result was obtained in Comparative Example 2 in which the intermediate layer was not formed in Example 1. In contrast, in Comparative Example 3 in which iridium dioxide was added to the tin dioxide electrode layer in order to reduce the potential, electrolysis proceeds at a relatively low potential (1800 mV or less), but the residual methylene blue concentration is high. Thus, it was confirmed that the electrolytic oxidation ability was low as compared with the conventional electrode and the electrode for electrolysis according to the present invention.

その表2の結果によれば、本発明にかかる電解用電極を用いて電解を実施した場合、1000時間経過後も電位は3000mV(vsAg/AgCl)以下を保持し、さらに二酸化スズ膜厚の残存率も50%以上となっていることから、レベリング剤や酸による基体界面への攻撃に対して、本発明により設けられた白金族金属層及び/またはその酸化物層で構成される中間層により保護されていることを示しており、耐食性に優れた電解用電極であることが認められた。これに対して、比較例2においては、中間層が設けられていないために、界面が破壊されて二酸化スズ表面の一部が剥離を始めており、電位は6000mV以上と異常に高く、また二酸化スズ膜の厚残存率も50%未満となり、耐食性に劣ることが確認された。また、比較例3においても、二酸化スズ表面の一部に剥離が見られ、電位は6000mV以上と異常に高く、また二酸化スズ膜の厚残存率も13%と非常に低く、耐食性に劣ることが確認された。   According to the results of Table 2, when electrolysis was performed using the electrode for electrolysis according to the present invention, the potential remained at 3000 mV (vsAg / AgCl) or less after 1000 hours, and the tin dioxide film thickness remained. Since the rate is also 50% or more, the platinum group metal layer provided by the present invention and / or the intermediate layer composed of the oxide layer thereof against the attack on the substrate interface by the leveling agent or acid. It was shown that it was protected and was an electrode for electrolysis excellent in corrosion resistance. On the other hand, in Comparative Example 2, since the intermediate layer was not provided, the interface was destroyed and part of the surface of the tin dioxide began to peel off, and the potential was abnormally high at 6000 mV or more. The residual thickness ratio of the film was also less than 50%, confirming poor corrosion resistance. Also in Comparative Example 3, peeling was observed on a part of the tin dioxide surface, the potential was abnormally high at 6000 mV or more, and the thickness residual rate of the tin dioxide film was very low at 13%, which may be inferior in corrosion resistance. confirmed.

その表3の結果によれば、本発明にかかる電解用電極を用いて電解を実施した場合、電解時間は100時間以内、電流効率は34%以上となり、既存電極である比較例1の電極と遜色ない電解酸化性能を有することが示された。それに対して、比較例3の電極は電解時間が150時間以上であり、電流効率は20%以下となり、電解酸化性能に劣ることが確認できた。   According to the results of Table 3, when electrolysis was performed using the electrode for electrolysis according to the present invention, the electrolysis time was within 100 hours, the current efficiency was 34% or more, and the existing electrode of Comparative Example 1 was It was shown to have inferior electrolytic oxidation performance. In contrast, the electrode of Comparative Example 3 had an electrolysis time of 150 hours or longer, a current efficiency of 20% or less, and it was confirmed that the electrolytic oxidation performance was poor.

その図1の結果によれば、本発明にかかる電解用電極を用いて電解を実施した場合、電解時間1000時間経過後も9%以上を保持し、既存電極である比較例1と遜色ない電解酸化性能を有することが示された。それに対して、比較例3においては、電解時間が電解初期から1000時間経過後もオゾン発生効率は6%程度しかなく、電解酸化性能に劣ることが確認された。   According to the result of FIG. 1, when electrolysis is performed using the electrode for electrolysis according to the present invention, the electrolysis is maintained at 9% or more after 1000 hours of electrolysis, which is comparable to that of Comparative Example 1 which is an existing electrode. It was shown to have oxidation performance. On the other hand, in Comparative Example 3, the ozone generation efficiency was only about 6% even after 1000 hours had elapsed from the electrolysis initial stage, and it was confirmed that the electrooxidation performance was poor.

表4の結果によれば、本発明に使用する電解用電極用の塗布液は、60℃での1ヶ月間保存試験後も加水分解や重縮合反応が進行することもなく、透明な状態を保持しており、保存安定性に優れていることが認められた。これに対して、比較例3において作製した塗布液は、保存試験終了には白濁した半透明な液体へ変わり、また、保存瓶底部には加水分解反応および重縮合反応により生成した思われる白色沈殿物が見られ、保存安定性に欠けることが確認された。   According to the results in Table 4, the coating solution for the electrode for electrolysis used in the present invention does not undergo hydrolysis or polycondensation reaction even after a 1 month storage test at 60 ° C., and has a transparent state. It was confirmed that it was excellent in storage stability. On the other hand, the coating solution prepared in Comparative Example 3 changed to a cloudy translucent liquid at the end of the storage test, and a white precipitate that appeared to be generated by hydrolysis and polycondensation reaction at the bottom of the storage bottle. A thing was seen and it was confirmed that it lacks storage stability.

Figure 2010095764
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本発明の電解用電極は、電気化学的酸化法によって排水中の化学的酸素要求量(COD)を低減や、水の電気分解によるオゾンや酸素の生成、塩素酸類および過塩素酸塩類の製造のため電極を主たる用途とする。耐食性導電被覆材料としても好適に使用できる。   The electrode for electrolysis of the present invention reduces the chemical oxygen demand (COD) in wastewater by electrochemical oxidation, generates ozone and oxygen by electrolysis of water, and produces chloric acids and perchlorates. Therefore, the electrode is mainly used. It can also be suitably used as a corrosion-resistant conductive coating material.

実施例及び比較例にて作製した電解用電極を使用しオゾン生成した際の、電解時間に対するオゾン濃度の変化を示すグラフ。The graph which shows the change of the ozone concentration with respect to the electrolysis time at the time of producing | generating ozone using the electrode for electrolysis produced in the Example and the comparative example.

Claims (13)

金属基体の表面に、
酸化スズと酸化アンチモンとが固溶して形成された電極表面層を具備する電解用電極において、
該金属基体と電極表面層との間に、
少なくとも白金族金属又はその酸化物を主成分とする中間層を有することを特徴とする電解用電極。
On the surface of the metal substrate,
In an electrode for electrolysis comprising an electrode surface layer formed by solid solution of tin oxide and antimony oxide,
Between the metal substrate and the electrode surface layer,
An electrode for electrolysis comprising an intermediate layer containing at least a platinum group metal or an oxide thereof as a main component.
電極表面層中の酸化スズに対する酸化アンチモンの固溶割合が、0.5モル%以上10モル%以下であることを特徴とする請求項1に記載の電解用電極。   The electrode for electrolysis according to claim 1, wherein the solid solution ratio of antimony oxide to tin oxide in the electrode surface layer is 0.5 mol% or more and 10 mol% or less. 前記白金族金属が、イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる少なくとも一つの白金族金属であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電解用電極。   The electrode for electrolysis according to claim 1 or 2, wherein the platinum group metal is at least one platinum group metal selected from the group consisting of iridium, ruthenium, rhodium, palladium and platinum. 前記中間層と金属基体との間に、さらに第4族金属又は第5族金属の酸化物層を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電解用電極。   The electrode for electrolysis according to any one of claims 1 to 3, further comprising an oxide layer of a Group 4 metal or a Group 5 metal between the intermediate layer and the metal substrate. 前記第4族金属又は第5族金属が、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル及びバナジウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの金属であることを特徴とする請求項4に記載の電解用電極。   The electrode for electrolysis according to claim 4, wherein the Group 4 metal or the Group 5 metal is at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, tantalum, and vanadium. 前記酸化物層と前記中間層との間に、
白金族金属酸化物結晶粒子と第4族金属又は第5族金属の酸化物とが混合した酸化物層を有していることを特徴とする請求項4又は5に記載の電解用電極。
Between the oxide layer and the intermediate layer,
6. The electrode for electrolysis according to claim 4, wherein the electrode has an oxide layer in which platinum group metal oxide crystal particles and a Group 4 metal or Group 5 metal oxide are mixed.
金属基体が、
チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル及びバナジウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの金属又はそれらの金属を主成分とする合金からなる金属基体であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電解用電極。
The metal substrate is
7. A metal substrate made of at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, tantalum, and vanadium, or an alloy containing these metals as a main component. Electrolysis electrode.
用途が有機物を酸化分解処理するための電解用電極であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電解用電極。   The electrode for electrolysis according to any one of claims 1 to 7, wherein the use is an electrode for electrolysis for oxidizing and decomposing an organic substance. 用途が水電解によりオゾン及び/又は酸素を生成するための電解用電極であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電解用電極。   The electrode for electrolysis according to any one of claims 1 to 7, wherein the use is an electrode for electrolysis for generating ozone and / or oxygen by water electrolysis. 用途が電解によりハロゲン酸イオン及び/又は過ハロゲン酸イオンを生成するための電解用電極であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電解用電極。   The electrode for electrolysis according to any one of claims 1 to 7, wherein the use is an electrode for electrolysis for generating a halogenate ion and / or a perhalogenate ion by electrolysis. 金属基体の表面に、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶して形成された電極表面層を有する電解用電極の製造方法において、
次の工程(1)乃至(2)
(1)イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる少なくとも一つの白金族金属の化合物を分散ないし溶解させた分散媒を、金属基体上に塗布、乾燥、焼成し、熱分解法によって該白金族金属の酸化物を主成分とする中間層を形成する工程
(2)含スズ化合物及び含アンチモン化合物を分散ないし溶解させた分散媒を塗布、乾燥、焼成し、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶した電極表面層を形成する工程
を含む電解用電極の製造方法。
In the method for producing an electrode for electrolysis having an electrode surface layer formed by solid solution of tin oxide and antimony oxide on the surface of a metal substrate,
Next steps (1) to (2)
(1) A thermal decomposition method in which a dispersion medium in which at least one platinum group metal compound selected from the group consisting of iridium, ruthenium, rhodium, palladium and platinum is dispersed or dissolved is applied onto a metal substrate, dried and fired. (2) Applying, drying and firing a dispersion medium in which a tin-containing compound and an antimony-containing compound are dispersed or dissolved to form tin oxide and antimony oxide. The manufacturing method of the electrode for electrolysis including the process of forming the electrode surface layer in which and dissolved.
金属基体の表層に、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶して形成された電極表面層を有する電解用電極の製造方法において、
次の工程(1)乃至(3)
(1)金属基体を350℃〜600℃で焼成し、金属酸化物層を形成する工程
(2)イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる少なくとも一つの白金族金属の化合物を分散ないし溶解させた分散媒を、金属基体上に塗布、乾燥、焼成し、熱分解法によって該白金族金属の酸化物からなる中間層を形成する工程
(3)含スズ化合物及び含アンチモン化合物を分散ないし溶解させた分散媒を塗布、乾燥、焼成し、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶した電極表面層を形成する工程
を含む電解用電極の製造方法。
In the method for producing an electrode for electrolysis having an electrode surface layer formed by solid solution of tin oxide and antimony oxide on the surface layer of the metal substrate,
Next steps (1) to (3)
(1) A step of firing a metal substrate at 350 ° C. to 600 ° C. to form a metal oxide layer (2) A compound of at least one platinum group metal selected from the group consisting of iridium, ruthenium, rhodium, palladium and platinum (3) A step of forming a tin-containing compound and an antimony-containing compound by applying a dispersed or dissolved dispersion medium on a metal substrate, drying and firing, and forming an intermediate layer made of the oxide of the platinum group metal by a thermal decomposition method. A method for producing an electrode for electrolysis comprising a step of applying, drying and firing a dispersion medium dissolved or dissolved to form an electrode surface layer in which tin oxide and antimony oxide are solid-dissolved.
金属基体の表層に、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶して形成された電極表面層を有する電解用電極の製造方法において、
次の工程(1)〜(3)
(1)チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル及びバナジウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの金属を含有する金属化合物を分散ないし溶解させた分散媒を、金属基体上に塗布、乾燥、焼成し、金属酸化物層を形成する工程
(2)イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる少なくとも一つの白金族金属の化合物を分散ないし溶解させた分散媒を、金属基体上に塗布、乾燥、焼成し、熱分解法によって該白金族金属の酸化物からなる中間層を形成する工程
(3)含スズ化合物及び含アンチモン化合物を分散ないし溶解させた分散媒を塗布、乾燥、焼成し、酸化スズと酸化アンチモンとが固溶した電極表面層を形成する工程
を含む電解用電極の製造方法。
In the method for producing an electrode for electrolysis having an electrode surface layer formed by solid solution of tin oxide and antimony oxide on the surface layer of the metal substrate,
Next steps (1) to (3)
(1) A dispersion medium in which a metal compound containing at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, tantalum and vanadium is dispersed or dissolved is applied onto a metal substrate, dried, fired, and metal oxidized. Step (2) for forming a physical layer: A dispersion medium in which at least one platinum group metal compound selected from the group consisting of iridium, ruthenium, rhodium, palladium and platinum is dispersed or dissolved is applied onto a metal substrate, dried, A step of firing and forming an intermediate layer composed of the oxide of the platinum group metal by a thermal decomposition method (3) A dispersion medium in which a tin-containing compound and an antimony-containing compound are dispersed or dissolved is applied, dried, fired, and tin oxide And a method for producing an electrode for electrolysis, comprising a step of forming an electrode surface layer in which antimony oxide is dissolved.
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