JP2012172199A - Electrode for electrolysis and manufacturing method of the same - Google Patents

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秀樹 温井
Shinichiro Mukohata
眞一郎 向畠
Kiyohisa Nomura
清久 野村
Koichi Fukuzaki
浩一 福崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for electrolysis, which contains organic substances effective for depositing a metal by an electrochemical reaction, can be used as an anode without oxidatively decomposing the substances, and preferentially generates electrolytic ozone, oxygen, hydrogen even in the case of using electrolyte containing halide salt or impurities.SOLUTION: The electrode for electrolysis has a catalyst layer, which is formed on a valve metal base and contains a platinum group metal and/or its oxide. On the catalyst layer, a porous body layer, which is a continuous pore structure having a metal-organic functional group, is formed by a sol-gel method in a crosslinked structure formed by metal-oxygen bonding.

Description

本発明は、様々な電気化学反応(電気めっき、電解採取、金属回収、水処理、海水電気分解、水電解)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、金属を析出させる際の陽極として使用される電解用電極、あるいは、ハロゲン塩や不純物を含む電解液を用いても電解オゾンや酸素、水素を優先的に生成でき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 various electrochemical reactions (electroplating, electrowinning, metal recovery, water treatment, seawater electrolysis, water electrolysis), and more particularly, using an electrochemical reaction. In addition, the present invention relates to an electrode for electrolysis used as an anode for depositing metal, or an electrode for electrolysis that can preferentially generate electrolytic ozone, oxygen, and hydrogen even when using an electrolytic solution containing a halogen salt or impurities. .

従来、プリント基板などに銅めっきを行う場合、銅の析出過程によって漸減する電解めっき液中の銅イオンを補充するために、陽極には溶解性の銅電極が使用されていた。   Conventionally, when copper plating is performed on a printed circuit board or the like, a soluble copper electrode has been used for the anode in order to replenish copper ions in the electrolytic plating solution that gradually decreases as the copper deposits.

しかし、溶解性銅電極は、溶解により消耗するため電極間距離が一定に保持できず均一なめっきが困難であることや、溶解性銅電極中に含まれる不純物から発生するスラッジにより電解液が汚染されて液組成管理が煩雑になるという問題がある。   However, soluble copper electrodes are consumed by dissolution, so the distance between the electrodes cannot be kept constant and uniform plating is difficult, and the electrolyte is contaminated by sludge generated from impurities contained in the soluble copper electrode. There is a problem that the liquid composition management becomes complicated.

このことは、近年要求される銅めっき配線の微細化やめっき品質要求の高まりにより、溶解性銅電極使用の普及を妨げる大きな問題となっている。   This is a major problem that hinders the widespread use of soluble copper electrodes due to the recent demand for finer copper plating wiring and higher plating quality requirements.

上記問題点を克服するために、不溶性の電極を陽極に使用する例が多くなっている。
この不溶性電極は、従来から塩素酸塩や過塩素酸塩などを電気化学的手法により製造する際に使用されてきた電解用電極であり、その構成としてはチタン等の弁作用を有する金属基体上に白金族金属またはそれらの金属酸化物を含有する電極触媒物質が形成されてなる電極で、化学的安定性や寸法安定性が高いことを特徴としている。
In order to overcome the above problems, there are many examples in which an insoluble electrode is used as an anode.
This insoluble electrode is an electrode for electrolysis that has been conventionally used for producing chlorate, perchlorate, and the like by an electrochemical technique, and is composed of a metal substrate having a valve action such as titanium. Further, an electrode catalyst material containing a platinum group metal or a metal oxide thereof is formed, and is characterized by high chemical stability and dimensional stability.

上記不溶性電極は従来の塩素酸塩などの製造に使用されるだけでなく、その高い化学的安定性や寸法安定性を活かしてスラッジ発生を抑制でき、均一な電析膜が形成できるため、金属の電解採取、金属箔の電解製造、鋼板への亜鉛めっき、高純度酸素生成等のための陽極としても近年は使用されるようになっている。   The above insoluble electrode is not only used for the production of conventional chlorates, but it can also suppress the generation of sludge by taking advantage of its high chemical stability and dimensional stability, and can form a uniform electrodeposition film. In recent years, it has also been used as an anode for electrolytic extraction of metal foils, electrolytic production of metal foils, galvanization of steel plates, high-purity oxygen generation, and the like.

しかしながら、金属の電解採取、金属箔の電解製造、電気めっき等の電解液には各種添加剤あるいは塩素イオンや臭素イオンなどの不純物が含まれていることが多く、金属の析出など陽極上で目的とする電気化学反応以外に、添加剤の酸化分解反応やハロゲンイオンの酸化反応など副反応が生じ、添加剤濃度管理の必要性、次亜塩素酸濃度管理やハロゲンガス対策などの新たな問題が浮上している。   However, electrolytes such as metal electrowinning, electrolytic production of metal foil, and electroplating often contain various additives or impurities such as chlorine ions and bromine ions. In addition to the electrochemical reaction, side reactions such as oxidative decomposition reaction of additives and oxidation reaction of halogen ions occur, and there are new problems such as necessity of additive concentration control, hypochlorous acid concentration control and halogen gas countermeasures. Has surfaced.

したがって、電解用電極として求められている特性には不溶性で高耐久性を示すものが挙げられる。   Therefore, the characteristics required as an electrode for electrolysis include those that are insoluble and exhibit high durability.

また、近年、化石エネルギーの代替として水素および酸素が注目されている。水素や酸素を製造するために色々な方法が考えられているが、最も環境負荷が小さい方法のひとつとして、太陽光発電により発生させた電流を使用して水を電気分解する方法が提案されている。   In recent years, hydrogen and oxygen have attracted attention as alternatives to fossil energy. Various methods have been considered for producing hydrogen and oxygen, and one of the methods with the least environmental impact has been proposed in which water is electrolyzed using current generated by photovoltaic power generation. Yes.

しかしながら、純水を準備するには膨大なエネルギーを消費するため、海水や河川の水を使用することが望ましいが、現状の電解用電極では、次亜塩素酸イオンの生成や有機物の酸化分解反応、カルシウムや硝酸イオンの還元反応が起きてしまい、水素や酸素の生成効率が非常に悪いという問題点があった。さらに、有機物の酸化分解反応は、酸化反応電位が非常に高く不溶性電極に与える負荷が大きく、電極寿命に影響を与えるという問題点もあった。   However, it is desirable to use seawater or river water to prepare pure water, so it is desirable to use seawater or river water. However, with current electrolysis electrodes, hypochlorite ions are produced and organic substances are oxidatively decomposed. However, there was a problem that the reduction reaction of calcium and nitrate ions occurred and the production efficiency of hydrogen and oxygen was very poor. Furthermore, the oxidative decomposition reaction of organic substances has a problem that the oxidation reaction potential is very high and the load applied to the insoluble electrode is large, which affects the electrode life.

このような問題点に対して、特許文献1および特許文献2では、電極触媒層上に電気化学的に活性でない層を形成することで、めっき液中の添加剤などの有機物質の消費を抑制させ、目的とする電気化学反応のみを選択的に行う方法が開示されている。   With respect to such problems, Patent Documents 1 and 2 suppress consumption of organic substances such as additives in the plating solution by forming an electrochemically inactive layer on the electrode catalyst layer. And a method of selectively performing only the target electrochemical reaction is disclosed.

上記電気化学的に活性でない層は、弁金属酸化物、酸化錫、またはこれらの混合物にて構成されている。しかしながら、均質な弁金属酸化物層を形成させて陽極として作用させた場合、導電性に乏しいため電流を流すことは困難である。また、電気化学的に活性でない層にドーピング剤を加えて導電性を一時的に付与させることもできるが、そのようにして作製した電極は、酸化溶解反応を防ごうと直ぐに弁金属酸化物が不動態被膜を形成するか、弁金属酸化物層自身が溶解しながら電極として機能するために電極は短寿命となる。   The non-electrochemically active layer is composed of valve metal oxide, tin oxide, or a mixture thereof. However, when a homogeneous valve metal oxide layer is formed to act as an anode, it is difficult to pass a current because of poor conductivity. In addition, it is possible to temporarily add conductivity by adding a doping agent to the electrochemically inactive layer. However, the electrode produced in such a way immediately has a valve metal oxide to prevent oxidation dissolution reaction. The electrode has a short life because it forms a passive film or functions as an electrode while the valve metal oxide layer itself is dissolved.

そこで、熱分解法により弁金属酸化物層を形成することで弁金属酸化物層に生成する一部のクラックを利用しながら電極に電流を流す方法も考えることができるが、電解電圧は高くなるため電極に与える負荷が大きくなり、同様に電極寿命に悪影響を及ぼす。電極寿命を改善するため、熱処理時にクラックを多数発生させる方法も考えることができるが、クラックは層構造を破壊する因子であり、陽極で発生する大量の酸素ガスにより弁金属酸化物層が剥離してしまうために、高電流密度を適用できない問題点がある。   Therefore, it is possible to consider a method in which a current is passed through the electrode while utilizing some cracks generated in the valve metal oxide layer by forming the valve metal oxide layer by a thermal decomposition method, but the electrolytic voltage increases. For this reason, the load applied to the electrode is increased, and the life of the electrode is similarly adversely affected. In order to improve the electrode life, a method of generating many cracks during heat treatment can be considered, but cracks are a factor that destroys the layer structure, and the valve metal oxide layer peels off due to a large amount of oxygen gas generated at the anode. Therefore, there is a problem that a high current density cannot be applied.

さらに、熱処理時にクラックを多数発生させて作製する多孔質な金属酸化物層は、金属−酸素結合のみにて構成されるために親水性が非常に高く、水だけでなく添加剤などもが電極触媒層へと到達し易く、有機物質の消費抑制効果も持続しないという問題点を抱えていた。   Furthermore, the porous metal oxide layer produced by generating a large number of cracks during the heat treatment is composed of only metal-oxygen bonds, so it has a very high hydrophilicity. There was a problem that it was easy to reach the catalyst layer, and the effect of suppressing the consumption of organic substances was not sustained.

また、異なる手法として酸化錫層を用いることも開示されているが、酸化錫電極は比較的酸化電位が高いことを特徴とする電極であり、そのため、めっき液中に含まれる添加剤の有機物は容易に酸化分解されてしまうという問題もあった。   Further, the use of a tin oxide layer as a different technique is also disclosed, but the tin oxide electrode is an electrode characterized by a relatively high oxidation potential, and therefore, the organic substance of the additive contained in the plating solution is There was also a problem that it was easily oxidized and decomposed.

そこで、特許文献3では、低軟化点硝子を接着物質として、イオン交換基を有する有機ケイ素化合物を含む無機多孔質体を結合させた電解用電極を使用することにより、反応選択性を向上させて電解液中の各種添加剤の消耗を抑制させる提案がなされている。   Therefore, in Patent Document 3, reaction selectivity is improved by using an electrode for electrolysis in which an inorganic porous material containing an organosilicon compound having an ion exchange group is bonded using a low softening point glass as an adhesive substance. Proposals have been made to suppress the consumption of various additives in the electrolyte.

しかしながら、電極触媒層上に低軟化点硝子を形成させて、熱処理によるスピノーダル分解反応を利用して不純物層と二酸化珪素を分離後、強酸に浸漬させることで反応選択性を有する無機多孔質体層を形成することはできるが、熱処理によりスピノーダル分解反応にて分離したカリウム、マグネシウム、カルシウムなどの不純物は、熱拡散効果より電極触媒層へと侵入して電極触媒能を低下させるだけではなく、高い化学的安定性が損なわれて電極寿命に悪影響を及ぼす問題があった。   However, an inorganic porous layer having reaction selectivity by forming a low softening point glass on the electrode catalyst layer, separating the impurity layer and silicon dioxide using a spinodal decomposition reaction by heat treatment, and then immersing in a strong acid However, impurities such as potassium, magnesium, and calcium separated by the spinodal decomposition reaction by heat treatment penetrate not only into the electrode catalyst layer due to the thermal diffusion effect, but also reduce the electrode catalyst ability. There was a problem that the chemical stability was impaired and the electrode life was adversely affected.

さらに、形成された無機多孔質体層中にイオン交換機能を付与するために、有機スルホン酸と無機多孔質体層の反応を、100℃を超える温度で長時間行う必要があるが、有機スルホン酸は電極触媒層や電極基体およびその界面に大きなダメージを与えるため、電極寿命の短命化を促進することになってしまう。また、スピノーダル分解を利用することで無機多孔質体層を形成することはできるが、電気化学的な拡散律速を防ぐことができるような、即ち、水酸化物イオンなど目的とする物質が電極触媒層にまで十分に到達できるような均質な細孔を、工業的なスケールで形成することが困難であった。   Further, in order to impart an ion exchange function to the formed inorganic porous material layer, the reaction between the organic sulfonic acid and the inorganic porous material layer needs to be performed at a temperature exceeding 100 ° C. for a long time. Since the acid causes a large damage to the electrode catalyst layer, the electrode substrate, and the interface thereof, it shortens the electrode life. In addition, an inorganic porous body layer can be formed by utilizing spinodal decomposition, but the electrochemical diffusion rate can be prevented, that is, the target substance such as hydroxide ions is an electrode catalyst. It was difficult to form homogeneous pores on an industrial scale that could reach the layers sufficiently.

したがって、水素又は酸素を優先的、選択的に生成させることに適した電解用電極が強く求められている。   Accordingly, there is a strong demand for an electrode for electrolysis suitable for preferentially and selectively generating hydrogen or oxygen.

特表2003−503598号公報Special table 2003-503598 gazette 特表2006−503187号公報JP-T-2006-503187 特開2009−235467号公報JP 2009-235467 A J.ChineseChem,Soc.,28,111−114(1981)J. et al. Chinese Chem, Soc. , 28, 111-114 (1981)

電気化学反応を用いて、金属を析出させるために効果的な有機物質を含んでいてもそのような物質を酸化分解させることなく陽極として安定的に使用できる電解用電極、あるいはハロゲン塩や不純物を含む電解液を用いても電解オゾンや酸素、水素を優先的、選択的に生成させることに適した電解用電極及びその製造方法を提供することを目的とする。   Electrochemical reaction, even if it contains an organic substance effective for depositing metal, an electrode for electrolysis that can be used stably as an anode without oxidative decomposition of such substance, or a halogen salt or impurity An object of the present invention is to provide an electrode for electrolysis suitable for preferentially and selectively generating electrolytic ozone, oxygen, and hydrogen even when using an electrolytic solution containing the electrolyte, and a method for manufacturing the same.

また、それらの用途に使用された際、耐久性に優れた電極及びその製造方法を提供することである。   Moreover, when it is used for those uses, it is providing the electrode excellent in durability, and its manufacturing method.

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、弁金属からなる導電性基体と、
該基体上に形成された白金族金属及び/またはその酸化物を含む触媒層と
を有する電解用電極であって、
前記触媒層上に、金属−酸素結合による架橋構造中に
金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層が形成されていることを特徴とする電解用電極である。
The first invention comprises a conductive substrate made of a valve metal,
An electrode for electrolysis having a platinum group metal and / or a catalyst layer containing an oxide thereof formed on the substrate,
An electrode for electrolysis, wherein a porous body layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond is formed on the catalyst layer.

第2の発明は、前記白金族金属及び/またはその酸化物が、イリジウム酸化物、白金、白金酸化物及びルテニウム酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1つ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 characterized in that the platinum group metal and / or its oxide is at least one selected from the group consisting of iridium oxide, platinum, platinum oxide and ruthenium oxide. It is an electrode for electrolysis as described in the invention.

第3の発明は、前記触媒層上に形成された連続細孔構造である多孔質体層は、空隙率が40〜80%の範囲であり、かつ空孔孔径が平均0.01〜20μmの範囲であり、かつ厚みが0.2〜3μmの範囲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。   In a third aspect of the present invention, the porous body layer having a continuous pore structure formed on the catalyst layer has a porosity of 40 to 80% and an average pore diameter of 0.01 to 20 μm. The electrode for electrolysis according to the first or second invention, wherein the electrode has a thickness in a range of 0.2 to 3 μm.

第4の発明は、前記有機官能基の分子量が16〜240であることを特徴とする第1から第3の発明のいずれかに記載の電解用電極である。   A fourth invention is the electrode for electrolysis according to any one of the first to third inventions, wherein the molecular weight of the organic functional group is 16 to 240.

第5の発明は、弁金属からなる導電性基体が、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基体であることを特徴とする第1〜第4の発明のいずれかに記載の電解用電極である。   In a fifth aspect of the invention, the conductive substrate made of a valve metal is a 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. An electrode for electrolysis according to any one of the first to fourth inventions.

第6の発明は、弁金属からなる導電性基体と、該基体上に形成された白金族金属及び/またはその酸化物を含む触媒層と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)弁金属からなる導電性基体の表面を粗面化する工程、
(2)イリジウム、白金、ルテニウムからなる白金族金属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及び/またはその酸化物からなる触媒層を形成する工程、
(3)アルコキシ基を一部に有する有機金属アルコキシドを出発原料として用い、親水性有機溶媒用いて化学反応させることにより調製され、かつそれらの金属化合物、その部分加水分解、および/またはその部分重縮合物を有機溶媒中に含む有機無機複合前駆原料溶液を塗布、乾燥、熱処理し、金属−酸素結合による架橋構造中に金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層が形成された電極表面層を形成する工程、
を含み、
前記触媒層上に、金属−酸素結合による架橋構造中に金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成することを特徴とする電解用電極の製造方法である。
A sixth invention is a method for producing an electrode for electrolysis comprising a conductive substrate made of a valve metal and a catalyst layer containing a platinum group metal and / or an oxide thereof formed on the substrate.
Next steps (1) to (3),
(1) a step of roughening the surface of a conductive substrate made of a valve metal;
(2) A dispersion medium in which at least one platinum group metal compound selected from the group consisting of iridium, platinum, and ruthenium is dispersed or dissolved is applied onto a metal substrate, dried, fired, and thermally decomposed. Forming a catalyst layer comprising the platinum group metal and / or oxide thereof;
(3) An organometallic alkoxide having an alkoxy group in part is used as a starting material and is prepared by a chemical reaction using a hydrophilic organic solvent, and the metal compound, its partial hydrolysis, and / or its partial weight An organic / inorganic composite precursor solution containing the condensate in an organic solvent is applied, dried, and heat-treated to form a porous body layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond Forming an electrode surface layer formed,
Including
A method for producing an electrode for electrolysis, comprising forming a porous body layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond on the catalyst layer.

第7の発明は、前記アルコキシ基を一部に有する有機金属アルコキシド中の金属がニオブ、ジルコニウム、チタン、タンタル、アルミニウム及びケイ素からなる群から選択される少なくとも1つの金属であることを特徴とする第6の発明に記載の電解用電極の製造方法である。   A seventh invention is characterized in that the metal in the organometallic alkoxide having an alkoxy group in part is at least one metal selected from the group consisting of niobium, zirconium, titanium, tantalum, aluminum, and silicon. It is a manufacturing method of the electrode for electrolysis given in the 6th invention.

本発明によれば、弁金属からなる導電性基体上に電気化学的に活性な白金族金属酸化物を含む触媒層が形成された電解用電極上に、金属−酸素結合による架橋構造中に金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層を設けることにより、触媒層と、連続細孔構造である多孔質体層と、の密着性を飛躍的に向上でき、さらに水分子を優先的に透過させる効果により水の電気分解反応のみ選択的に行うことが可能となる。   According to the present invention, a metal in a crosslinked structure by a metal-oxygen bond is formed on an electrode for electrolysis in which a catalyst layer containing an electrochemically active platinum group metal oxide is formed on a conductive substrate made of a valve metal. -By providing a porous body layer having an organic functional group and a continuous pore structure, the adhesion between the catalyst layer and the porous body layer having a continuous pore structure can be dramatically improved. Only the electrolysis reaction of water can be selectively performed by the effect of preferentially permeating water.

すなわち、アルコキシ基を一部有する反応性の有機金属アルコキシドを出発原料に用い、加水分解・重縮合反応を利用し触媒層上に、金属−酸素結合による架橋構造中に金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成させることで、大電流密度を適用しても有機官能基部位の撥水性効果により発生ガスの脱離を容易にして圧力を緩和させ、多孔質体層が触媒層から剥離することを防ぐことができる。また、ゾルゲル法で形成された有機無機複合物質は均一で微細な孔径を有する多孔質構造をなし、めっき液に含まれる添加剤など分子サイズが大きい有機化合物、イオン半径の大きい塩素イオン、臭素イオン等は多孔質構造体中を透過し難くなる効果により、水分子を優先的に透過させて水の電気分解反応のみ選択的に行うことが可能となる。   That is, a reactive organometallic alkoxide having a part of an alkoxy group is used as a starting material, and has a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond on the catalyst layer using a hydrolysis / polycondensation reaction. By forming a porous body layer that has a continuous pore structure, even when a large current density is applied, the release of the generated gas is facilitated by the water repellent effect of the organic functional group site, and the pressure is relieved. It is possible to prevent the layer from peeling off from the catalyst layer. Organic-inorganic composite materials formed by the sol-gel method have a porous structure with a uniform and fine pore size. Organic compounds with a large molecular size such as additives contained in the plating solution, chlorine ions and bromine ions with a large ion radius. Since it is difficult to permeate through the porous structure, etc., it becomes possible to selectively perform only water electrolysis reaction by preferentially permeating water molecules.

実施例および比較例にて準備した各電極を使用し、次亜塩素酸イオン生成試験を行った時の生成効率を示す図である。It is a figure which shows the production | generation efficiency when using each electrode prepared in the Example and the comparative example, and performing the hypochlorite ion production | generation test. 実施例および比較例にて準備した各電極を使用し、次亜塩素酸イオン生成試験を行った時の電解電圧の上昇率を示す図である。It is a figure which shows the raise rate of the electrolysis voltage when using each electrode prepared by the Example and the comparative example, and performing the hypochlorite ion production | generation test. 実施例および比較例にて準備した各電極を使用し、水素生成試験を行った時の電解電圧の上昇率を示す図である。It is a figure which shows the raise rate of the electrolysis voltage when using each electrode prepared in the Example and the comparative example, and performing the hydrogen production | generation test.

本発明の電解用電極において、使用される環境は、めっき液や電解採取用電解液など強酸性であることが多いため、使用する弁金属からなる導電性基体の材質としては、高耐食性を示す導電性基体が好ましく、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル及びバナジウムそれら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導電性基体であることが好ましい。   In the electrode for electrolysis of the present invention, the environment used is often highly acidic, such as a plating solution or an electrolytic solution for electrowinning. Therefore, the material of the conductive substrate made of the valve metal used exhibits high corrosion resistance. A conductive substrate is preferable, and at least one conductive substrate selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, tantalum, and vanadium alloys as main components is preferable.

この導電性基体と白金族金属酸化物を含む触媒層との密着性を強化するため、触媒層形成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。なお、導電性基体の形態としては、特に限定されることなく、板状、ロッド状、線状、メッシュ状、シート状、管状、ラス状のものなどが使用できる。   In order to reinforce the adhesion between the conductive substrate and the catalyst layer containing the platinum group metal oxide, the surface of the metal substrate is subjected to blasting, etching treatment, etc., to increase the surface area and roughen the surface before forming the catalyst layer. It is preferable to use the same. The form of the conductive substrate is not particularly limited, and plate-like, rod-like, linear, mesh-like, sheet-like, tubular, lath-like, etc. can be used.

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とができる。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 treatment, the surface can be selectively etched to be cleaned and activated. 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.

上述した方法により表面を活性化した後に、白金族金属酸化物を含む触媒層を形成することができる。該触媒層の形成には、触媒層成分となる白金族金属塩類等を含有する溶液を塗布して、酸素含有雰囲気において加水分解・重縮合や加熱分解反応による成膜であるゾルゲル法や熱分解法、スパッタリングや蒸着などの物理気相成長法、有機金属物質を用いる化学気相成長法などで行うことができるが、白金族金属塩類などをブタノール等に溶解した溶液を導電性基体に塗布後に酸素含有雰囲気中で熱処理することで、触媒層中に不完全な金属−酸素結合を形成させることで導電性を高め、アモルファス構造により耐食性を増すことができる熱分解法が好ましい。   After activating the surface by the method described above, a catalyst layer containing a platinum group metal oxide can be formed. For the formation of the catalyst layer, a solution containing platinum group metal salts as a catalyst layer component is applied, and a sol-gel method or thermal decomposition, which is film formation by hydrolysis / polycondensation or thermal decomposition reaction in an oxygen-containing atmosphere. , Physical vapor deposition methods such as sputtering and vapor deposition, chemical vapor deposition methods using organometallic materials, etc., but after applying a solution in which a platinum group metal salt or the like is dissolved in butanol to a conductive substrate A thermal decomposition method is preferred in which heat treatment is performed in an oxygen-containing atmosphere to form an incomplete metal-oxygen bond in the catalyst layer, thereby increasing conductivity and increasing corrosion resistance due to the amorphous structure.

ゾルゲル法や熱分解法により白金族金属及び/またはその酸化物を含む触媒層を形成するための塗布方法としては特に限定されず従来公知の方法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て、所望する膜厚となるまで熱処理工程を繰り返すことができる。   A coating method for forming a catalyst layer containing a platinum group metal and / or an oxide thereof by a sol-gel method or a thermal decomposition method is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, a spray coating method, The spraying method, curtain flow coating method, doctor blade method, dip coating method, brush coating method, spin coating method, etc. can be used to repeat the heat treatment step until the desired film thickness is obtained.

白金族金属及び/またはその酸化物としては、二酸化イリジウム、二酸化ルテニウム、白金、酸化白金、酸化ロジウム、酸化パラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一つを含んだものであることが好ましいが、水素生成に対する触媒活性の観点から二酸化イリジウム、二酸化ルテニウム、白金、酸化白金からなる群から選ばれる少なくとも1つを用いることが好ましい。   The platinum group metal and / or its oxide is preferably one containing at least one selected from the group consisting of iridium dioxide, ruthenium dioxide, platinum, platinum oxide, rhodium oxide, and palladium oxide. It is preferable to use at least one selected from the group consisting of iridium dioxide, ruthenium dioxide, platinum, and platinum oxide from the viewpoint of catalytic activity against the above.

さらに、耐久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さらに添加することにより、得られる白金族金属層及び/またはその酸化物層の耐食性を向上することができる。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20〜50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。特に好ましいものは、イリジウム酸化物とタンタル酸化物とからなるものであり、前記塗布液中にタンタル40〜50モル%加えた場合である。   Further, when durability is particularly required, a platinum group metal layer and / or its oxidation can be obtained by further adding an organometallic compound or chloride of titanium, zirconium, tantalum, niobium, vanadium, tin to the coating solution. The corrosion resistance of the physical layer can be improved. As a ratio to be added, it is preferable that the coating liquid is prepared so as to be 20 to 50 mol% for tantalum, vanadium and niobium, and 5 to 20 mol% for titanium, zirconium and tin. Particularly preferred is a composition comprising iridium oxide and tantalum oxide, and 40 to 50 mol% of tantalum is added to the coating solution.

次いで、前記触媒層上に、金属−酸素結合による架橋構造中に金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成する。
ここで、各文言の定義を説明する。
金属−酸素結合としては、具体的に金属アルコキシドの使用を想定しているため、使用金属と、アルコキシ基中に存在する酸素原子との結合を指す。
架橋構造とは、具体的には、高分子状二酸化チタンが適度に縮合し、ネットワーク構造をなしている状態を指している。
金属−有機官能基とは、具体的には、使用した金属アルコキシド中に含有される有機官能基と金属との結合をいう。
連続細孔構造とは、上記架橋構造において、上記金属−有機官能基により連続的に結合され形成された細孔構造のことを示す。
したがって、本願でいう連続細孔構造中においては、金属−酸素結合及び金属−有機官能基結合が必須に含まれる。
Next, a porous body layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond is formed on the catalyst layer.
Here, the definition of each word will be described.
Since the use of metal alkoxide is specifically assumed as the metal-oxygen bond, it refers to a bond between the metal used and an oxygen atom present in the alkoxy group.
Specifically, the cross-linked structure refers to a state in which polymeric titanium dioxide is appropriately condensed to form a network structure.
The metal-organic functional group specifically refers to a bond between an organic functional group contained in the used metal alkoxide and a metal.
The continuous pore structure refers to a pore structure formed by continuous bonding with the metal-organic functional group in the crosslinked structure.
Therefore, in the continuous pore structure referred to in the present application, a metal-oxygen bond and a metal-organic functional group bond are essential.

金属−酸素結合による架橋構造体を低温合成する方法としては、ゾルゲル法や熱分解法が考えられるが、より低温で多孔質体層を安価に形成でき、より完全な金属−酸素結合を形成させることで電気化学的不活性を高めることができるゾルゲル法が好適である。   As a method for synthesizing a cross-linked structure by metal-oxygen bond at low temperature, a sol-gel method or a thermal decomposition method can be considered. However, a porous body layer can be formed at a lower temperature and a more complete metal-oxygen bond can be formed. Thus, a sol-gel method that can increase electrochemical inactivity is preferable.

ゾルゲル法とは、加水分解・重縮合反応に寄与しない有機官能基を有する、被加水分解性金属アルコキシドを親水性有機溶媒中に溶解後、該金属アルコキド含有量に対して1〜3mol等量の水を添加し、さらに酸触媒またはアルカリ触媒を加えて加水分解・重縮合反応により、該化合物の部分加水分解および/またはその部分重縮合物を含む有機無機複合前駆体原料溶液を調製し、該溶液を前記触媒層上に塗布し、乾燥後、結晶化温度域において熱処理を行うことで、金属−酸素結合による架橋構造体を形成する方法である。
ゾル状態の前駆体溶液を予め調整して、乾燥処理によりゲル化せしめる手法よりゾルゲル法と呼んでいる。
The sol-gel method is a method in which a hydrolyzable metal alkoxide having an organic functional group that does not contribute to hydrolysis / polycondensation reaction is dissolved in a hydrophilic organic solvent, and 1 to 3 mol equivalent to the metal alkoxide content. An organic / inorganic composite precursor raw material solution containing a partial hydrolysis of the compound and / or a partial polycondensate thereof is prepared by adding water, further adding an acid catalyst or an alkali catalyst, and hydrolysis / polycondensation reaction, In this method, a solution is applied onto the catalyst layer, dried, and then subjected to heat treatment in a crystallization temperature range to form a crosslinked structure by metal-oxygen bonds.
This method is called a sol-gel method because a sol precursor solution is prepared in advance and gelled by a drying process.

加水分解・重縮合反応に寄与しない有機官能基を有する金属アルコキド含有量に対して1〜3mol倍の加水を行うことで加水分解・重縮合反応を行うことができ、この加水がない場合、金属−酸素結合による架橋構造体が形成されない。
また、加水分解・重縮合反応を均一に行うために親水性溶媒を用いるのが適している。該反応に用いる親水性溶媒としては炭素数1〜6のアルコールが好適であり、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−ブタノール、2−メチル−2−プロパノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、シクロヘキサノールなどが挙げられる。
Hydrolysis / polycondensation reaction can be carried out by adding 1 to 3 mol times the amount of metal alkoxide having an organic functional group that does not contribute to hydrolysis / polycondensation reaction. -A cross-linked structure due to oxygen bonds is not formed.
In addition, it is suitable to use a hydrophilic solvent in order to perform the hydrolysis / polycondensation reaction uniformly. The hydrophilic solvent used in the reaction is preferably an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, such as methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-butanol, 2 -Methyl-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl- Examples include 2-butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, and cyclohexanol.

連続細孔構造である多孔質体層は、熱処理時に形成される金属−酸素結合による架橋構造中の加水分解・重縮合反応に寄与しない有機官能基部位から、溶媒や水が抜けることにより形成させることができ、電解時に目的とする水分子のみを優先的に触媒層へ移動させる撥水性と親水性の両方の特性を兼ね備えることが必要なことから、有機官能基の分子量としては16〜240であることが好適である。該有機官能基としては、アルキル基、カルボニル基、フェニル基、アミノ基、ジアゾ基、ホスフィノ基などが挙げられる。   The porous body layer having a continuous pore structure is formed by removal of the solvent and water from the organic functional group site that does not contribute to the hydrolysis / polycondensation reaction in the crosslinked structure formed by the metal-oxygen bond formed during the heat treatment. The molecular weight of the organic functional group is 16 to 240 because it is necessary to have both water repellency and hydrophilic properties that preferentially move only the target water molecules to the catalyst layer during electrolysis. Preferably it is. Examples of the organic functional group include an alkyl group, a carbonyl group, a phenyl group, an amino group, a diazo group, and a phosphino group.

加水分解・重縮合反応に寄与しない有機官能基を有する加水分解性を有する金属アルコキシドの金属としては、強酸性や強酸化性を有する電解液にも耐えうる金属−酸素結合による架橋構造を形成させるため、ニオブ、ジルコニウム、チタン、タンタル、アルミニウム、ケイ素からなる群から選択される少なくとも1つ金属であることが好適である。なかでも、電解時に目的とする水分子のみを優先的に触媒層へ移動させる撥水性と親水性の両方の特性と、耐久性に優れるケイ素が特に好ましい。   As a metal of a hydrolyzable metal alkoxide having an organic functional group that does not contribute to hydrolysis / polycondensation reaction, a cross-linked structure by a metal-oxygen bond that can withstand an electrolyte having strong acidity or strong oxidation is formed. Therefore, it is preferable that the metal is at least one metal selected from the group consisting of niobium, zirconium, titanium, tantalum, aluminum, and silicon. Among these, silicon that is excellent in both water repellency and hydrophilic properties that preferentially move only water molecules of interest during electrolysis to the catalyst layer and durability is particularly preferable.

有機無機複合前駆体原料溶液を塗布し、乾燥後、金属−酸素結合による架橋構造体である多孔質体層を結晶化温度域において熱処理を行うことで形成するが、架橋構造体中にある有機官能基が酸化分解されないように熱処理温度は150〜400℃で行うのが適しており、この温度域で結晶化するように加水分解・重縮合反応を制御して、有機無機複合前駆体原料溶液を調整する。   The organic inorganic composite precursor raw material solution is applied and dried, and then a porous body layer, which is a crosslinked structure formed by metal-oxygen bonds, is formed by heat treatment in the crystallization temperature range. It is suitable that the heat treatment temperature is 150 to 400 ° C. so that the functional group is not oxidatively decomposed, and the hydrolysis / polycondensation reaction is controlled so as to crystallize in this temperature range. Adjust.

上述した触媒層上に熱処理により形成された連続細孔構造である多孔質体層は、発生する酸素や水素ガスの脱離具合の観点から空隙率が40〜80%の範囲が好適であるが、50〜70%がより好ましい。   The porous body layer having a continuous pore structure formed by heat treatment on the catalyst layer described above preferably has a porosity of 40 to 80% from the viewpoint of desorption of generated oxygen and hydrogen gas. 50 to 70% is more preferable.

ここで、空隙率とは、以下に示す式
空隙率(%)={1−(A/B)}×100
によって算出される数値であり、
ここでAは見掛け密度(g/cm)を示し、Bは理論密度(g/cm)を示す。なお、A、Bはそれぞれアルキメデス法によって測定・算出することができる値である。
Here, the porosity is the following formula porosity (%) = {1− (A / B)} × 100
Is a numerical value calculated by
Here, A indicates the apparent density (g / cm 3 ), and B indicates the theoretical density (g / cm 3 ). A and B are values that can be measured and calculated by the Archimedes method.

また、前記触媒層上に形成された連続細孔構造である多孔質体層は目的とする水分子のみを優先的に触媒層へ移動させる効率の観点から、空孔孔径が平均0.01〜20μmの範囲が好適であるが、0.01〜10μmの範囲がより好適であり、0.01〜5μmの範囲が最も好適である。
ここで、空孔孔径(μm)とは、多孔質体層における連続細孔の平均径を示し、例えば、X線小角散乱法や透過型電子顕微鏡観察法によって測定することができる値である。
In addition, the porous body layer having a continuous pore structure formed on the catalyst layer has an average pore diameter of 0.01 to from the viewpoint of efficiency of preferentially transferring only the target water molecules to the catalyst layer. The range of 20 μm is preferable, but the range of 0.01 to 10 μm is more preferable, and the range of 0.01 to 5 μm is most preferable.
Here, the pore diameter (μm) indicates an average diameter of continuous pores in the porous body layer, and is a value that can be measured by, for example, an X-ray small angle scattering method or a transmission electron microscope observation method.

さらに、前記触媒層上に形成された連続細孔構造である多孔質体層は目的とする水分子のみを優先的に触媒層へ移動させる効率や経済的な観点から、膜厚が平均0.2〜3μmの範囲が好適である。
前記膜厚(μm)とは、触媒層表面〜多孔質体層表面までの厚さを示し、例えば、走査型電子顕微鏡による断面観察や蛍光X線膜厚測定装置などによって測定することができる値である。
Further, the porous body layer having a continuous pore structure formed on the catalyst layer has an average film thickness of 0.3 from the viewpoint of efficiency and economical viewpoint of preferentially transferring only the target water molecules to the catalyst layer. A range of 2 to 3 μm is preferred.
The film thickness (μm) indicates the thickness from the surface of the catalyst layer to the surface of the porous body layer, and can be measured by, for example, cross-sectional observation with a scanning electron microscope or a fluorescent X-ray film thickness measuring device. It is.

ところで、あらかじめ弁金属からなる導電性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触媒層を、次いで、その上層に金属−酸素結合による架橋構造中に金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体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触媒層および多孔質体層を損傷することなく、電解オゾンや酸素、水素を優先的に生成させるための電解用電極が確実に得ることができる。例えば、多孔質体層の形成に関し、上記のように加工後の基体上に、触媒層の形成、多孔質体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。   By the way, a catalyst layer made of a platinum group metal layer and / or an oxide layer thereof is then formed on a conductive substrate made of a valve metal in advance after bending such as press working, machining, etching, etc., and then an upper layer thereof. By forming a porous body layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond, the catalyst layer and the porous body layer can be formed even when forming a substrate having a complicated shape. An electrode for electrolysis for preferentially generating electrolytic ozone, oxygen, and hydrogen can be obtained without damage. For example, regarding the formation of a porous body layer, if the catalyst layer and the porous body layer are sequentially formed on the substrate after processing as described above, even if the substrate surface is uneven by processing, it is uniform. Thus, it is possible to form each layer and to obtain stable electrode performance.

以下、本発明を実施例に基づいて、より詳細に説明するが、本発明は本実施例によって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 this Example.

(実施例1)
テトラエトキシアセチルアセトナト−タンタル23.0g、シクロペンタノール8ml、ブタノール74ml、アセチルアセトン10ml、1N塩酸0.05ml、純水0.45gを混ぜ5℃で保持しながら、窒素雰囲気下で10時間攪拌して加水分解・重縮合反応を行うことで、タンタル濃度0.5Mである有機無機複合前駆原料溶液100mlを調製した。
Example 1
Tetraethoxyacetylacetonato-tantalum (23.0 g), cyclopentanol (8 ml), butanol (74 ml), acetylacetone (10 ml), 1N hydrochloric acid (0.05 ml) and pure water (0.45 g) were mixed and maintained at 5 ° C., and stirred for 10 hours in a nitrogen atmosphere. Then, 100 ml of an organic-inorganic composite precursor material solution having a tantalum concentration of 0.5 M was prepared by performing hydrolysis and polycondensation reaction.

金属基体としてTi基体(JIS1種)を用いた。Ti基体は大きさが20×30mm、厚さが2.0mm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 1) was used as the metal substrate. The Ti substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 2.0 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.

ヘキサクロロ白金酸六水和物25.9g、ブタノール90mlを混ぜて、窒素雰囲気下で8時間攪拌することで触媒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、100℃で10分間乾燥し、500℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返し行うことで、厚み1μmのPtO層を形成させて、PtO−Pt系酸化物の触媒層形成工程を終了した。   A catalyst coating solution was prepared by mixing 25.9 g of hexachloroplatinic acid hexahydrate and 90 ml of butanol and stirring for 8 hours under a nitrogen atmosphere. After applying the surface treatment process on the Ti substrate by brush coating, the process of drying at 100 ° C. for 10 minutes and heat treatment at 500 ° C. for 1 hour is repeated 10 times to form a PtO layer having a thickness of 1 μm. Thus, the catalyst layer forming step of the PtO—Pt oxide was completed.

次いで、触媒層形成工程を終了したTi基材上に、先に調整したタンタルを含有する有機無機複合前駆原料溶液を刷毛塗法により塗布し、空気中150℃で1時間の熱処理を行う工程を2回繰り返すことで、空隙率60%、平均空孔径1.2μm、厚み2μmのタンタル−酸素結合による架橋構造中にタンタル−カルボニル基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   Next, a step of applying an organic-inorganic composite precursor raw material solution containing tantalum prepared previously on the Ti base material that has completed the catalyst layer forming step by a brush coating method and performing a heat treatment at 150 ° C. in air for 1 hour. Electrolysis in which a porous body layer having a continuous pore structure having a tantalum-carbonyl group in a crosslinked structure with a tantalum-oxygen bond having a porosity of 60%, an average pore diameter of 1.2 μm, and a thickness of 2 μm was formed by repeating twice. Ten electrodes in total were produced.

(実施例2)
3−アミノプロピルトリエトキシ−シラン11.1g、シクロペンタノール8ml、エタノール84ml、1Nアンモニア水1.0ml、純水1.8gを混ぜて5℃で保持しながら、窒素雰囲気下で10時間攪拌して加水分解・重縮合反応を行うことで、ケイ素濃度0.5Mである有機無機複合前駆原料溶液100mlを調製した。
(Example 2)
While stirring at 11.degree. C. for 10 hours under a nitrogen atmosphere, 11.1 g of 3-aminopropyltriethoxy-silane, 8 ml of cyclopentanol, 84 ml of ethanol, 1.0 ml of 1N ammonia water and 1.8 g of pure water were mixed and kept at 5.degree. Then, 100 ml of an organic-inorganic composite precursor material solution having a silicon concentration of 0.5 M was prepared by performing hydrolysis and polycondensation reaction.

金属基体としてTi基体(JIS1種)を用いた。Ti基体は大きさが20×30mm、厚さが2.0mmの圧延材である。該基体を80℃の5N塩酸水溶液に5時間浸漬することで、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 1) was used as the metal substrate. The Ti substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 2.0 mm. The substrate was dipped in a 5N hydrochloric acid aqueous solution at 80 ° C. for 5 hours to give a satin finish. 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.

三塩化ルテニウム三水和物10.5g、ブタノール70mlを混ぜて窒素雰囲気下で1時間攪拌後、さらにアセチルアセトン5ml、チタン(IV)−t−ブトキシド3.4g、ブタノール20mlを順次加えて5時間攪拌することでRuO−TiO系酸化物の触媒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、100℃で10分間乾燥し、480℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返し行うことで、厚み2.5μmのRuO−TiO酸化物層を形成させて、触媒層形成工程を終了した。 Ruthenium trichloride trihydrate (10.5 g) and butanol (70 ml) were mixed and stirred in a nitrogen atmosphere for 1 hour. Further, acetylacetone (5 ml), titanium (IV) -t-butoxide (3.4 g) and butanol (20 ml) were added successively and stirred for 5 hours. Thus, a catalyst coating solution for RuO 2 —TiO 2 oxide was prepared. After applying the surface treatment process on the Ti substrate by a brush coating method, the process of drying at 100 ° C. for 10 minutes and heat-treating at 480 ° C. for 1 hour is repeated 10 times, thereby RuO 2 having a thickness of 2.5 μm. to form a -TiO 2 oxide layer, to complete the catalyst layer forming step.

次いで、触媒層形成工程を終了したTi基材上に、先に調整したケイ素を含有する有機無機複合前駆原料溶液を刷毛塗法により塗布し、空気中200℃で1時間の熱処理を行う工程を2回繰り返すことで、空隙率75%、平均空孔径0.6μm、厚み1.5μmのケイ素−酸素結合による架橋構造中にニオブ−アミノプロピル基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   Next, a step of applying the previously prepared silicon-containing organic-inorganic composite precursor solution by brush coating on the Ti substrate that has finished the catalyst layer forming step and performing a heat treatment at 200 ° C. in air for 1 hour. By repeating twice, a porous body layer having a continuous pore structure having a niobium-aminopropyl group in a crosslinked structure by a silicon-oxygen bond having a porosity of 75%, an average pore diameter of 0.6 μm, and a thickness of 1.5 μm A total of 10 electrodes for electrolysis were formed.

(実施例3)
ジフェニルジエトキシド−シラン13.6g、シクロペンタノール8ml、エタノール84ml、1Nアンモニア水1.0ml、純水1.8gを混ぜて5℃で保持しながら、窒素雰囲気下で10時間攪拌して加水分解・重縮合反応を行うことで、ケイ素濃度0.5Mである有機無機複合前駆原料溶液100mlを調製した。
(Example 3)
Diphenyldiethoxide-silane (13.6 g), cyclopentanol (8 ml), ethanol (84 ml), 1N aqueous ammonia (1.0 ml) and pure water (1.8 g) were mixed and maintained at 5 ° C., and stirred for 10 hours under a nitrogen atmosphere to add water. By performing the decomposition / polycondensation reaction, 100 ml of an organic-inorganic composite precursor raw material solution having a silicon concentration of 0.5 M was prepared.

金属基体としてTi基体(JIS1種)を用いた。Ti基体は大きさが20×30mm、厚さが2.0mmの圧延材である。該基体を80℃の5N塩酸水溶液に5時間浸漬することで、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 1) was used as the metal substrate. The Ti substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 2.0 mm. The substrate was dipped in a 5N hydrochloric acid aqueous solution at 80 ° C. for 5 hours to give a satin finish. 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.

三塩化イリジウム三水和物7.6g、ブタノール70mlを混ぜて窒素雰囲気下で1時間攪拌後、さらにアセチルアセトン5ml、タンタル(V)−t−ブトキシド11.6g、ブタノール20mlを順次加えて5時間攪拌することでIrO−TaO系酸化物の触媒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、100℃で10分間乾燥し、500℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返し行うことで、厚み4.0μmのIrO−Ta酸化物層を形成させて、触媒層形成工程を終了した。 7.6 g of iridium trichloride trihydrate and 70 ml of butanol were mixed and stirred for 1 hour under a nitrogen atmosphere. Further, 5 ml of acetylacetone, 11.6 g of tantalum (V) -t-butoxide and 20 ml of butanol were successively added and stirred for 5 hours. Thus, a catalyst coating solution for IrO 2 —TaO 2 -based oxide was prepared. After applying the surface treatment step on the Ti substrate by a brush coating method, the step of drying at 100 ° C. for 10 minutes and performing heat treatment at 500 ° C. for 1 hour is repeated 10 times, so that IrO 2 with a thickness of 4.0 μm is obtained. to form a -ta 2 O 5 oxide layer, to complete the catalyst layer forming step.

次いで、触媒層形成工程を終了したTi基材上に、先に調整したケイ素を含有する有機無機複合前駆原料溶液を刷毛塗法により塗布し、空気中200℃で1時間の熱処理を行う工程を2回繰り返すことで、空隙率67%、平均空孔径0.7μm、厚み1.5μmのケイ素−酸素結合による架橋構造中にニオブ−フェニル基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   Next, a step of applying the previously prepared silicon-containing organic-inorganic composite precursor solution by brush coating on the Ti substrate that has finished the catalyst layer forming step and performing a heat treatment at 200 ° C. in air for 1 hour. By repeating twice, a porous body layer having a continuous pore structure having a niobium-phenyl group in a crosslinked structure by a silicon-oxygen bond having a porosity of 67%, an average pore diameter of 0.7 μm, and a thickness of 1.5 μm is formed. A total of 10 electrolysis electrodes were produced.

(実施例4)
ペンタメチルシクロペンタジエニル−チタン−トリメトキシド13.6g、シクロペンタノール8ml、ブタノール84ml、1N塩酸0.1ml、純水0.1gを混ぜて5℃で保持しながら、窒素雰囲気下で10時間攪拌して加水分解・重縮合反応を行うことで、チタン濃度0.5Mである有機無機複合前駆原料溶液100mlを調製した。
Example 4
13.6 g of pentamethylcyclopentadienyl-titanium-trimethoxide, 8 ml of cyclopentanol, 84 ml of butanol, 0.1 ml of 1N hydrochloric acid and 0.1 g of pure water were mixed and kept at 5 ° C., and stirred for 10 hours in a nitrogen atmosphere. Then, 100 ml of an organic-inorganic composite precursor raw material solution having a titanium concentration of 0.5 M was prepared by performing a hydrolysis / polycondensation reaction.

金属基体としてNb基材を用いた。Nb基体は大きさが20×30mm、厚さが2.0mm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基材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 2.0 mm. The substrate was finished with a satin finish by shot blasting using a zircon shot. 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 Nb substrate surface treatment step was completed.

三塩化イリジウム三水和物7.6g、ブタノール70mlを混ぜて窒素雰囲気下で1時間攪拌後、さらにアセチルアセトン5ml、タンタル(V)−t−ブトキシド11.6g、ブタノール20mlを順次加えて5時間攪拌することでIrO−TaO系酸化物の触媒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、100℃で10分間乾燥し、500℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返し行うことで、厚み4.0μmのIrO−Ta酸化物層を形成させて、触媒層形成工程を終了した。 7.6 g of iridium trichloride trihydrate and 70 ml of butanol were mixed and stirred for 1 hour under a nitrogen atmosphere. Further, 5 ml of acetylacetone, 11.6 g of tantalum (V) -t-butoxide and 20 ml of butanol were successively added and stirred for 5 hours. Thus, a catalyst coating solution for IrO 2 —TaO 2 -based oxide was prepared. After applying the surface treatment step on the Ti substrate by a brush coating method, the step of drying at 100 ° C. for 10 minutes and performing heat treatment at 500 ° C. for 1 hour is repeated 10 times, so that IrO 2 with a thickness of 4.0 μm is obtained. to form a -ta 2 O 5 oxide layer, to complete the catalyst layer forming step.

次いで、触媒層形成工程を終了したNb基材上に、先に調整したチタンを含有する有機無機複合前駆原料溶液を刷毛塗法により塗布し、空気中250℃で1時間の熱処理を行う工程を2回繰り返すことで、空隙率55%、平均空孔径1.7μm、厚み1μmのチタン−酸素結合による架橋構造中にチタン−ペンタメチルシクロペンタジエニル基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   Next, a step of applying the previously prepared titanium-containing organic-inorganic composite precursor solution by brush coating on the Nb substrate that has completed the catalyst layer forming step and performing a heat treatment at 250 ° C. in air for 1 hour. By repeating twice, a porous body having a continuous pore structure having a titanium-pentamethylcyclopentadienyl group in a crosslinked structure by a titanium-oxygen bond having a porosity of 55%, an average pore diameter of 1.7 μm, and a thickness of 1 μm A total of 10 electrodes for electrolysis having a layer formed thereon were produced.

(実施例5)
非特許文献1を参考にして、出発原料に塩化ニオブ(V)を用いてアルゴン雰囲気で赤褐色固体のビス(シクロペンタジエニル)−ニオブ−トリフェノキシド30gを収率13%にて合成した。合成したビス(シクロペンタジエニル)−ニオブ−トリフェノキシド25.8g、シクロペンタノール43ml、i−プロパノール43ml、1N塩酸0.5ml、純水0.9gを混ぜて5℃で保持しながら、窒素雰囲気下で10時間攪拌して加水分解・重縮合反応を行うことで、ニオブ濃度0.5Mである有機無機複合前駆原料溶液100mlを調製した。
(Example 5)
Referring to Non-Patent Document 1, 30 g of red-brown solid bis (cyclopentadienyl) -niobium-triphenoxide was synthesized in an argon atmosphere using niobium chloride (V) as a starting material in a yield of 13%. While mixing 25.8 g of synthesized bis (cyclopentadienyl) -niobium-triphenoxide, 43 ml of cyclopentanol, 43 ml of i-propanol, 0.5 ml of 1N hydrochloric acid and 0.9 g of pure water and maintaining at 5 ° C., nitrogen was added. 100 ml of organic-inorganic composite precursor raw material solution having a niobium concentration of 0.5 M was prepared by performing a hydrolysis / polycondensation reaction by stirring for 10 hours under an atmosphere.

金属基体としてZr基材を用いた。Zr基体は大きさが20×30mm、厚さが2.0mm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、1Nフッ酸中に15秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、Zr基材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 2.0 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 dipping in 1N hydrofluoric acid for 15 seconds to complete the Zr substrate surface treatment step.

三塩化イリジウム三水和物7.6g、ブタノール70mlを混ぜて窒素雰囲気下で1時間攪拌後、さらにアセチルアセトン5ml、タンタル(V)−t−ブトキシド11.6g、ブタノール20mlを順次加えて5時間攪拌することでIrO−TaO系酸化物の触媒用塗布液を調整した。表面処理工程を終了したZr基体上に刷毛塗法により塗布後、100℃で10分間乾燥し、500℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返し行うことで、厚み4.0μmのIrO−Ta酸化物層を形成させて、触媒層形成工程を終了した。 7.6 g of iridium trichloride trihydrate and 70 ml of butanol were mixed and stirred for 1 hour under a nitrogen atmosphere. Further, 5 ml of acetylacetone, 11.6 g of tantalum (V) -t-butoxide and 20 ml of butanol were successively added and stirred for 5 hours. Thus, a catalyst coating solution for IrO 2 —TaO 2 -based oxide was prepared. After applying the surface treatment process on the Zr substrate by brush coating, the process of drying at 100 ° C. for 10 minutes and heat-treating at 500 ° C. for 1 hour is repeated 10 times, thereby giving IrO 2 with a thickness of 4.0 μm. to form a -ta 2 O 5 oxide layer, to complete the catalyst layer forming step.

次いで、触媒層形成工程を終了したZr基材上に、先に調整したニオブを含有する有機無機複合前駆原料溶液を刷毛塗法により塗布し、空気中250℃で1時間の熱処理を行う工程を2回繰り返すことで、空隙率70%、平均空孔径0.7μm、厚み1μmのニオブ−酸素結合による架橋構造中にニオブ−シクロペンタジオニル基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   Next, a step of applying an organic-inorganic composite precursor raw material solution containing niobium prepared previously on the Zr base material after the catalyst layer forming step by a brush coating method and performing a heat treatment at 250 ° C. in air for 1 hour. By repeating twice, a porous body layer having a continuous pore structure having a niobium-cyclopentadionyl group in a crosslinked structure with a niobium-oxygen bond having a porosity of 70%, an average pore diameter of 0.7 μm, and a thickness of 1 μm is obtained. A total of 10 electrodes for electrolysis were formed.

(実施例6)
アルミニウム−ジイソプロポキシドエチルアセトアセテート13.7g、ブタノール90ml、1N塩酸1.0ml、純水0.9gを混ぜて5℃で保持しながら、窒素雰囲気下で10時間攪拌して加水分解・重縮合反応を行うことで、アルミニウム濃度0.5Mである有機無機複合前駆原料溶液100mlを調製した。
(Example 6)
A mixture of 13.7 g of aluminum-diisopropoxide ethyl acetoacetate, 90 ml of butanol, 1.0 ml of 1N hydrochloric acid, and 0.9 g of pure water was maintained at 5 ° C. and stirred for 10 hours in a nitrogen atmosphere to hydrolyze By performing the condensation reaction, 100 ml of an organic-inorganic composite precursor material solution having an aluminum concentration of 0.5 M was prepared.

金属基体としてTa基材を用いた。Ta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、炭化ジルコニウム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、1Nフッ酸中に15秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、Ta基材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 0.5 mm. The base was finished by shot blasting using zirconium carbide. Next, after the degreasing treatment with an organic solvent, the oxide film was removed by dipping in 1N hydrofluoric acid for 15 seconds, and the Ta substrate surface treatment step was completed.

三塩化イリジウム三水和物7.6g、ブタノール70mlを混ぜて窒素雰囲気下で1時間攪拌後、さらにアセチルアセトン5ml、タンタル(V)−t−ブトキシド11.6g、ブタノール20mlを順次加えて5時間攪拌することでIrO−TaO系酸化物の触媒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、100℃で10分間乾燥し、500℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返し行うことで、厚み4.0μmのIrO−Ta酸化物層を形成させて、触媒層形成工程を終了した。 7.6 g of iridium trichloride trihydrate and 70 ml of butanol were mixed and stirred for 1 hour under a nitrogen atmosphere. Further, 5 ml of acetylacetone, 11.6 g of tantalum (V) -t-butoxide and 20 ml of butanol were successively added and stirred for 5 hours. Thus, a catalyst coating solution for IrO 2 —TaO 2 -based oxide was prepared. After applying the surface treatment step on the Ti substrate by a brush coating method, the step of drying at 100 ° C. for 10 minutes and performing heat treatment at 500 ° C. for 1 hour is repeated 10 times, so that IrO 2 with a thickness of 4.0 μm is obtained. to form a -ta 2 O 5 oxide layer, to complete the catalyst layer forming step.

次いで、触媒層形成工程を終了したTa基材上に、先に調整したアルミニウムを含有する有機無機複合前駆原料溶液を刷毛塗法により塗布し、空気中250℃で1時間の熱処理を行う工程を2回繰り返すことで、空隙率75%、平均空孔径0.9μm、厚み1.5μmのアルミニウム−酸素結合による架橋構造中にアルミニウム−カルボニル基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   Next, a step of applying an organic-inorganic composite precursor raw material solution containing aluminum prepared previously on the Ta substrate that has completed the catalyst layer forming step by a brush coating method and performing a heat treatment at 250 ° C. in air for 1 hour. By repeating twice, a porous body layer having a continuous pore structure having an aluminum-carbonyl group in a crosslinked structure by an aluminum-oxygen bond having a porosity of 75%, an average pore diameter of 0.9 μm, and a thickness of 1.5 μm is formed. A total of 10 electrolysis electrodes were produced.

(実施例7)
ジルコニウム−ジメタクリエイトジブトキシド18.9g、ブタノール45ml、トルエン40ml、
1N塩酸0.2ml、純水0.9gを混ぜて5℃で保持しながら、窒素雰囲気下で10時間攪拌して加水分解・重縮合反応を行うことで、ジルコニウム濃度0.5Mである有機無機複合前駆原料溶液100mlを調製した。
(Example 7)
Zirconium dimethacrylate dibutoxide 18.9 g, butanol 45 ml, toluene 40 ml,
An organic inorganic compound having a zirconium concentration of 0.5 M is obtained by mixing 0.2 ml of 1N hydrochloric acid and 0.9 g of pure water and holding the mixture at 5 ° C. for 10 hours under a nitrogen atmosphere to conduct hydrolysis and polycondensation reaction. 100 ml of the composite precursor material solution was prepared.

金属基体としてV基材を用いた。V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、炭化ジルコニウム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、1Nフッ酸中に15秒間浸漬させて酸化被膜除去を行い、V基材表面処理工程を終了した。   A V substrate was used as the metal substrate. The V substrate is a rolled material having a size of 20 × 30 mm and a thickness of 0.5 mm. The base was finished by shot blasting using zirconium carbide. Next, after the degreasing treatment with an organic solvent, the oxide film was removed by immersing in 1N hydrofluoric acid for 15 seconds to complete the V substrate surface treatment step.

三塩化イリジウム三水和物7.6g、ブタノール70mlを混ぜて窒素雰囲気下で1時間攪拌後、さらにアセチルアセトン5ml、タンタル(V)−t−ブトキシド11.6g、ブタノール20mlを順次加えて5時間攪拌することでIrO−TaO系酸化物の触媒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、100℃で10分間乾燥し、500℃で1時間の熱処理を行う工程を10回繰り返し行うことで、厚み4.1μmのIrO−Ta酸化物層を形成させて、触媒層形成工程を終了した。 7.6 g of iridium trichloride trihydrate and 70 ml of butanol were mixed and stirred for 1 hour under a nitrogen atmosphere. Further, 5 ml of acetylacetone, 11.6 g of tantalum (V) -t-butoxide and 20 ml of butanol were successively added and stirred for 5 hours. Thus, a catalyst coating solution for IrO 2 —TaO 2 -based oxide was prepared. After applying the surface treatment step on the Ti substrate by the brush coating method, the step of drying at 100 ° C. for 10 minutes and performing the heat treatment at 500 ° C. for 1 hour is repeated 10 times, so that IrO 2 with a thickness of 4.1 μm is obtained. to form a -ta 2 O 5 oxide layer, to complete the catalyst layer forming step.

次いで、触媒層形成工程を終了したV基材上に、先に調整したジルコニウムを含有する有機無機複合前駆原料溶液を刷毛塗法により塗布し、空気中200℃で1時間の熱処理を行う工程を2回繰り返すことで、空隙率65%、平均空孔径2.1μm、厚み2μmのバナジウム−酸素結合による架橋構造中にバナジウム−カルボニル基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   Next, a step of applying an organic-inorganic composite precursor raw material solution containing zirconium prepared previously on the V base material after the catalyst layer forming step by a brush coating method and performing a heat treatment at 200 ° C. in air for 1 hour. Electrolysis in which a porous body layer having a continuous pore structure having a vanadium-carbonyl group in a crosslinked structure by vanadium-oxygen bonds having a porosity of 65%, an average pore diameter of 2.1 μm, and a thickness of 2 μm was formed by repeating twice. Ten electrodes in total were produced.

(比較例1)
特許文献1に記載の無機酸化物皮膜の作製法に順じて、電解用電極の作製を行った。具体的には、触媒層上に形成する被覆膜用の溶液は、塩化タンタルを塩酸にて溶解させ、これをイソプロパノールで50:50に希釈したもの無機酸化物形成用塗布液として調製した。
(Comparative Example 1)
In accordance with the method for producing an inorganic oxide film described in Patent Document 1, an electrode for electrolysis was produced. Specifically, the coating film solution formed on the catalyst layer was prepared as an inorganic oxide forming coating solution in which tantalum chloride was dissolved in hydrochloric acid and diluted 50:50 with isopropanol.

用いる金属基材やPtO−Pt系酸化物の触媒層は実施例1と同様に実施した後、触媒層上に、先に調製した無機酸化物形成用塗布液を塗布後、100℃で3分間乾燥し、525℃で10分間の熱処理を行う工程を10回繰り返し行うことで、クラックが多数存在するタンタル酸化物層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。   The metal base and the PtO—Pt-based oxide catalyst layer to be used were implemented in the same manner as in Example 1, and then the inorganic oxide-forming coating solution prepared above was applied onto the catalyst layer, and then at 100 ° C. for 3 minutes. The process of drying and heat-treating at 525 ° C. for 10 minutes was repeated 10 times to produce a total of 10 electrodes for electrolysis having a tantalum oxide layer with many cracks.

(比較例2)
実施例1において、脱水・重縮合反応に寄与できない官能基を分子内に持たないタンタル(V)−n−ブドキシド27.3gを用い、その他使用した原材料及び工程は、実施例1と同様に実施し、空隙率46%、厚み2μmのクラックが多数存在するタンタル酸化物層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, 27.3 g of tantalum (V) -n-butoxide having no functional group in the molecule that cannot contribute to the dehydration / polycondensation reaction was used, and the other raw materials and processes used were the same as in Example 1. Then, a total of 10 electrodes for electrolysis were formed on which a tantalum oxide layer having a porosity of 46% and a number of cracks having a thickness of 2 μm was formed.

(比較例3)
実施例2において、脱水・重縮合反応に寄与できない官能基を分子内に持たないテトラエトキシ−シラン10.4gを用いた以外は同様に実施し、空隙率23%、厚み2.5μmのクラックが多数存在する二酸化ケイ素酸化物層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。
(Comparative Example 3)
In Example 2, the same procedure was performed except that 10.4 g of tetraethoxy-silane having no functional group that cannot contribute to the dehydration / polycondensation reaction in the molecule, and cracks with a porosity of 23% and a thickness of 2.5 μm were observed. A total of 10 electrodes for electrolysis in which a large number of silicon dioxide oxide layers were formed were produced.

(比較例4)
実施例2において、ケイ素濃度0.5Mである有機無機複合前駆原料溶液の調製における純水使用量を0g、多孔質体層形成温度を500℃とした以外は同様に実施し、空隙率85%、平均空孔系0.7μm、厚み0.05μmである多孔質な二酸化ケイ素系の層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。
(Comparative Example 4)
In Example 2, the same procedure was performed except that the amount of pure water used in the preparation of the organic / inorganic composite precursor material solution having a silicon concentration of 0.5 M was 0 g, and the porous body layer formation temperature was 500 ° C., and the porosity was 85%. A total of 10 electrodes for electrolysis in which a porous silicon dioxide layer having an average pore size of 0.7 μm and a thickness of 0.05 μm was formed.

(比較例5)
実施例3において、連続細孔構造である多孔質体層を形成する工程を省き、IrO−Ta酸化物の触媒層のみを形成させた電解用電極を合計10枚作製した。
(Comparative Example 5)
In Example 3, the step of forming a porous body layer having a continuous pore structure was omitted, and a total of 10 electrodes for electrolysis were formed in which only the catalyst layer of IrO 2 —Ta 2 O 5 oxide was formed.

(比較例6)
実施例3において、ケイ素濃度0.5Mである有機無機複合前駆原料溶液の調製における原料をジフェニルシラノジオール10.82g、純水使用量0gとした以外は同様に実施し、空隙率30%、厚み1.5μmのクラックが多数存在する二酸化ケイ素系の層を形成した電解用電極を合計10枚作製した。
(Comparative Example 6)
In Example 3, the same procedure was performed except that the raw material in the preparation of the organic / inorganic composite precursor raw material solution having a silicon concentration of 0.5 M was diphenylsilanodiol of 10.82 g and the amount of pure water used was 0 g. A total of 10 electrodes for electrolysis were formed on which a silicon dioxide-based layer having many 1.5 μm cracks was formed.

(比較例7)
実施例3に記載の方法によりTi基体表面処理後に触媒層形成厚み4.0μmのIrO−Ta酸化物層を形成した電極を10枚作製した。次いで、特許文献1に従い、この触媒層上に反応選択性を有する層を形成させた。
(Comparative Example 7)
Ten electrodes on which an IrO 2 —Ta 2 O 5 oxide layer having a catalyst layer formation thickness of 4.0 μm was formed after the Ti substrate surface treatment by the method described in Example 3 were prepared. Next, according to Patent Document 1, a layer having reaction selectivity was formed on the catalyst layer.

具体的には、乳鉢に釉薬(ロペットコバタ電気工業株式会社、七宝焼き釉薬、R101、白透、主成分は、長石39%、珪石33%)を加え、細かく砕いた。砕いた釉薬に、蒸留水を体積比で1:1になるように加え、釉薬がペースト状になるまで混練した。
次に、電極に刷毛にて被覆層の厚さが0.5mmになるようにペースト状の釉薬を塗布した。そこに多孔質ガラス粒子(細孔直径30nm、表面積80m2/g)を50mg/cm2となるように載せ、十分に自然乾燥させた。
Specifically, a glaze (Loppet Kobata Electric Industry Co., Ltd., Cloisonne glazed glaze, R101, white transparent, main component is 39% feldspar, 33% silica) was added to the mortar and crushed finely. Distilled water was added to the crushed glaze at a volume ratio of 1: 1, and kneaded until the glaze became a paste.
Next, a paste-like glaze was applied to the electrode with a brush so that the thickness of the coating layer was 0.5 mm. Thereto were placed porous glass particles (pore diameter 30 nm, surface area 80 m 2 / g) to 50 mg / cm 2 and sufficiently dried naturally.

乾いた後、電極を電気炉で、650℃で30分加熱した。ガラス表面を清浄化するため、少量の希塩酸と電極をフラスコ内に入れ、24時間200℃で真空乾燥した後、温度が常温程度に戻るまで自然冷却した。(3−メルカプトプロピル)−トリメチル−シラン〔(3−mercaptopropyl)trimethoxysilane〕および3.1−プロパンスルトン(3,1−propanesultone)をモル比で6:4となるようにトルエンに溶かした溶液を作製し、窒素雰囲気下、該溶液に電極を浸漬した。無水窒素雰囲気下で加熱還流を120℃にて12時間行った。その後に窒素雰囲気状態で温度が下がるのを待ち、電極をトルエンで洗浄し、反応選択性を有する電解用電極を合計10枚作製した。   After drying, the electrode was heated in an electric furnace at 650 ° C. for 30 minutes. In order to clean the glass surface, a small amount of dilute hydrochloric acid and an electrode were placed in the flask, vacuum-dried at 200 ° C. for 24 hours, and then naturally cooled until the temperature returned to room temperature. (3-Mercaptopropyl) -trimethyl-silane ((3-mercaptopropyl) trimethoxysilane) and 3.1-propane sultone (3,1-propanesultone) were dissolved in toluene so that the molar ratio was 6: 4. Then, the electrode was immersed in the solution under a nitrogen atmosphere. Heating under reflux was performed at 120 ° C. for 12 hours under an anhydrous nitrogen atmosphere. Then, after waiting for the temperature to drop in a nitrogen atmosphere, the electrodes were washed with toluene to produce a total of 10 electrodes for electrolysis having reaction selectivity.

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の電極に対して、支持電解質として硫酸170g/Lに、添加剤としてビス(3−スルホプロピル)サルファイド−2−ナトリウム(以下、「SPS」と略記する。)5g/Lとなるように調製された電解液を用い、陽極に電解用電極、陰極に白金電極、参照電極として銀/塩化銀電極を使用し、電流密度を20A/dm、電解液温度25℃の条件下、3極式の定電流電解によるSPS酸化分解試験を24時間実施した。その後、キャピラリー電気泳動/質量分析法によりSPSの定量分析を実施して算出したSPS残存率と電位(vs銀/銀塩化銀電極)を比較した結果を表1に示す。また、電解酸化分解試験を85回(2040時間後)繰り返し行った時のSPS濃度を比較した結果と電位(vs銀/銀塩化銀電極)を表2に示す。 With respect to the electrode for electrolysis according to the present invention thus produced and the electrode of the comparative example, 170 g / L of sulfuric acid was used as the supporting electrolyte, and bis (3-sulfopropyl) sulfide-2-sodium (hereinafter, “ Abbreviated as “SPS”.) Using an electrolyte prepared to be 5 g / L, using an electrode for electrolysis as an anode, a platinum electrode as a cathode, and a silver / silver chloride electrode as a reference electrode, a current density of 20 A / L An SPS oxidative decomposition test was conducted for 24 hours by dm 2 and an electrolyte temperature of 25 ° C. by tripolar constant current electrolysis. Thereafter, Table 1 shows the result of comparing the SPS residual ratio calculated by carrying out quantitative analysis of SPS by capillary electrophoresis / mass spectrometry and the potential (vs silver / silver silver chloride electrode). Table 2 shows the result of comparing the SPS concentration when the electrolytic oxidation decomposition test was repeated 85 times (after 2040 hours) and the potential (vs silver / silver silver chloride electrode).

次に、作製した本発明にかかる電解用電極(実施例1,3)と比較例(1,5,7)に対して、3%塩化ナトリウム水溶液を電解液として用い、陽極に電解用電極、陰極にステンレスSUS304電極を極間5mmとなるように使用し、電流密度15A/dm、電解液流速20ml/ml、電解液温度25℃の条件下、定電流電解による次亜塩素酸イオン生成試験を4000時間実施した。試験中に随時間接ヨウ素滴定により次亜塩素酸イオンの定量を行うことで塩素発生効率を算出し結果および電解電圧を比較した結果を図1および図2に示す。 Next, with respect to the produced electrode for electrolysis according to the present invention (Examples 1 and 3) and comparative examples (1, 5, and 7), a 3% sodium chloride aqueous solution was used as an electrolyte solution, and the electrode for electrolysis was used as an anode. A hypochlorite ion production test by constant current electrolysis using a stainless steel SUS304 electrode as a cathode at a distance of 5 mm, a current density of 15 A / dm 2 , an electrolyte flow rate of 20 ml / ml, and an electrolyte temperature of 25 ° C. For 4000 hours. FIG. 1 and FIG. 2 show the results of calculating the chlorine generation efficiency by performing quantitative determination of hypochlorite ions by iodine titration at any time during the test and comparing the results with the electrolysis voltage.

さらに、作製した本発明にかかる電解用電極(実施例1)と比較例(1,2)に対して、メタ珪酸ナトリウム0.005M+炭酸水素カルシウム0.001M+水酸化ナトリウム0.01Mとなるように調製されたアルカリ性の電解液を用い、電解セルにフロー型H型セル、陽極にIrO−Ta酸化物電極、陰極に電解用電極を極間40mmとなるように使用し、電流密度15A/dm、電解液温度25℃の条件下、定電流電解による水素生成試験を1000時間実施した。その試験中に随時電解電圧を比較した結果を図3に示す。 Further, for the produced electrode for electrolysis according to the present invention (Example 1) and Comparative Examples (1, 2), sodium metasilicate 0.005M + calcium hydrogen carbonate 0.001M + sodium hydroxide 0.01M. Using the prepared alkaline electrolyte, a flow type H-type cell for the electrolytic cell, an IrO 2 -Ta 2 O 5 oxide electrode for the anode, and an electrode for electrolysis at the cathode so that the gap is 40 mm, the current density A hydrogen generation test by constant current electrolysis was performed for 1000 hours under the conditions of 15 A / dm 2 and an electrolyte temperature of 25 ° C. The result of comparing the electrolysis voltage at any time during the test is shown in FIG.

その表1の結果によれば、触媒層のみを形成させた従来電極(比較例5)ではSPS残存率は58%となるのに対して、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、SPS残存率は98%以上となり、電位も1.9V以下で電解が可能で、有機物の酸化分解を抑制しながら水のみを分解する効果が高いことを確認した。それに比べて、金属−酸素結合による架橋構造のみの多孔質体層を有する電解用電極(比較例1,3)では、実施例に比べて親水性が高いために、SPS残存率は90%以下で有機物の酸化分解の抑制効果が劣る結果であった。また、加水分解・重縮合反応を行わなかった有機無機複合前駆原料溶液から形成した多孔質体層を有する電解用電極(比較例4)は多孔質体層が非常に薄いために、SPS残存率は70%以下で有機物の酸化分解の抑制効果が非常に劣る結果であった。
さらに、熱分解法により作製した金属−酸素結合による架橋構造中に金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層を有する電解用電極(比較例2,6)は金属−酸素結合構造が不完全で導電性があるため電極として機能してSPS残存率が低くなってしまうことを確認した。
According to the results of Table 1, the SPS remaining rate is 58% in the conventional electrode (Comparative Example 5) in which only the catalyst layer is formed, while the electrolysis is performed using the electrode for electrolysis according to the present invention. In this case, it was confirmed that the SPS remaining rate was 98% or more, electrolysis was possible at a potential of 1.9 V or less, and the effect of decomposing only water while suppressing the oxidative decomposition of organic matter was high. In contrast, the electrolysis electrodes (Comparative Examples 1 and 3) having a porous body layer having only a crosslinked structure by metal-oxygen bonds have higher hydrophilicity than the Examples, and therefore the SPS residual rate is 90% or less. Thus, the effect of suppressing the oxidative decomposition of organic matter was inferior. Moreover, since the electrode for electrolysis (Comparative Example 4) having a porous layer formed from an organic-inorganic composite precursor raw material solution that was not subjected to hydrolysis / polycondensation reaction is very thin, the SPS residual rate Was less than 70%, and the effect of suppressing the oxidative decomposition of organic matter was very poor.
Furthermore, an electrode for electrolysis (Comparative Examples 2 and 6) having a porous body layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond produced by a thermal decomposition method is metal-oxygen. Since the bonding structure is incomplete and conductive, it was confirmed that it functions as an electrode and the SPS residual rate is lowered.

その表2の結果によれば、2000時間以上の使用した触媒層のみを形成させた従来電極(比較例5)では電圧は3.3V以上に電圧上昇し、SPS残存率は49%となるのに対して、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、電圧は3.1V以下でSPS残存率も90%以上を保持しており、電極寿命が長いことを確認した。それに比べて、金属−酸素結合による架橋構造のみの多孔質体層を有する電解用電極(比較例1,3)では、酸素ガス発生により多孔質体層の一部が剥離し、その際に触媒層も損傷して電解電圧が上昇したことが電極表面のSEM観察からわかり、電極寿命が短い傾向にあることがわかった。また、加水分解・重縮合反応を行わなかった有機無機複合前駆原料溶液から形成した多孔質体層を有する電解用電極(比較例4)は多孔質体層が非常に薄く試験中に消滅してしまったために、比較例5と同じ結果となった。さらに、熱分解法により作製した金属−酸素結合による架橋構造中に金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層を有する電解用電極(比較例2,6)は、金属−酸素結合構造が不完全で導電性があるため電極として機能する影響で多孔質膜の一部が剥離し、その際に触媒層も損傷して電解電圧が3.5V以上と高いことから電極寿命が短くなる傾向にあることを確認した。特許文献1の記載の方法により作製したイオン交換基を有する多孔質体層を有する電解用電極(比較例7)は、電解酸化分解試験を65回目(1560時間後)に多孔質体層は残っていたが、触媒層の劣化により電圧が6Vとなって電解不能になった。   According to the results in Table 2, the voltage increased to 3.3 V or more in the conventional electrode (Comparative Example 5) in which only the catalyst layer used for 2000 hours or more was formed, and the SPS residual ratio was 49%. On the other hand, when electrolysis was performed using the electrode for electrolysis according to the present invention, the voltage was 3.1 V or less and the SPS residual ratio was maintained at 90% or more, and it was confirmed that the electrode life was long. On the other hand, in the electrode for electrolysis (Comparative Examples 1 and 3) having a porous body layer having only a crosslinked structure by metal-oxygen bond, a part of the porous body layer is peeled off due to the generation of oxygen gas. It was found from the SEM observation of the electrode surface that the layer was also damaged and the electrolysis voltage increased, and it was found that the electrode life tends to be short. In addition, the electrode for electrolysis (Comparative Example 4) having a porous layer formed from an organic-inorganic composite precursor raw material solution that was not subjected to hydrolysis / polycondensation reaction was very thin and disappeared during the test. Therefore, the same result as in Comparative Example 5 was obtained. Furthermore, an electrode for electrolysis (Comparative Examples 2 and 6) having a porous body layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond produced by a thermal decomposition method is a metal- Because the oxygen bond structure is incomplete and conductive, part of the porous membrane is peeled off due to its function as an electrode, and the catalyst layer is damaged at that time, so the electrolysis voltage is as high as 3.5 V or more, so the life of the electrode It has been confirmed that tends to be shorter. In the electrode for electrolysis (Comparative Example 7) having a porous body layer having an ion exchange group produced by the method described in Patent Document 1, the porous body layer remains after the 65th electrolytic oxidation decomposition test (after 1560 hours). However, due to the deterioration of the catalyst layer, the voltage became 6 V and electrolysis became impossible.

図1の結果によれば、触媒層上に何も形成しない電解用電極(比較例5は)では次亜塩素酸イオンの生成効率は90%以上であったにもかかわらず、金属酸化物(比較例1)、金属―有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質層(実施例1,3)およびイオン交換基を有する多孔質体(比較例7)においては、2000時間経過までは次亜塩素酸イオンの生成効率を50%以下に抑制できることを確認した。   According to the result of FIG. 1, in the electrode for electrolysis (Comparative Example 5) in which nothing is formed on the catalyst layer, although the generation efficiency of hypochlorite ions was 90% or more, the metal oxide ( In Comparative Example 1), a porous layer having a continuous pore structure having metal-organic functional groups (Examples 1 and 3) and a porous body having an ion exchange group (Comparative Example 7), up to 2000 hours have passed. It was confirmed that the production efficiency of hypochlorite ions can be suppressed to 50% or less.

図2の結果によれば、触媒層上に何も形成しない電解用電極(比較例5)は塩素発生により電解上昇が早まり電極寿命が短命化する傾向にあるのに対して、金属―有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質層を形成させた電解用電極(実施例1,3)では4000時間経過後も電解電圧は7V以下を保持し電解を続けることが可能であることを確認した。それに対して、タンタル酸化物を形成させた電解用電極(比較例1)では3500時間しか電解ができず、試験終了後に故障解析を行ったところ、ガス発生による応力で剥離したと考えられる金属酸化物薄膜が電解液中に観察され、その剥離時に触媒層も同時に剥離したことにより電解電圧が上昇して寿命が短い結果となったことがわかった。また、イオン交換基を有する多孔質体(比較例7)を形成させた電解電極では2600時間しか電解ができず、試験終了に故障解析を行ったところ、触媒層上の多孔質体層は残ったままに電解電圧が上昇しており、スピノーダル分解時に不純物が触媒層に混入したために短寿命となったことがわかった。   According to the result of FIG. 2, the electrode for electrolysis (Comparative Example 5) in which nothing is formed on the catalyst layer tends to increase the electrolysis due to the generation of chlorine and shorten the electrode life. In the electrode for electrolysis (Examples 1 and 3) in which a porous layer having a continuous pore structure having a group is formed, the electrolysis voltage can be maintained at 7 V or less even after 4000 hours, and the electrolysis can be continued. confirmed. On the other hand, the electrode for electrolysis (Comparative Example 1) formed with tantalum oxide can be electrolyzed only for 3500 hours, and when failure analysis was performed after the test was completed, it was thought that the metal oxide was considered to have peeled off due to the stress caused by gas generation. It was found that a thin film was observed in the electrolytic solution, and the catalyst layer was peeled off at the same time, resulting in an increase in the electrolysis voltage and a short life. In addition, the electrolytic electrode formed with the porous body having the ion exchange group (Comparative Example 7) can be electrolyzed only for 2600 hours. When the failure analysis was performed at the end of the test, the porous body layer on the catalyst layer remained. It was found that the electrolysis voltage was increased and the life was shortened because impurities were mixed in the catalyst layer during spinodal decomposition.

図3の結果によれば、金属―有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質層を形成させた電解用電極(実施例1)では、1000時間経過後も電解電圧は4V以下を保持し電解を続けることが可能であることを確認した。それに対して、タンタル酸化物を形成させた電解用電極(比較例1)では電解電圧が5Vに達して電圧上昇が進んでいることがわかった。また、熱分解法により作製した金属―有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質層を形成させた電解用電極(比較例2)では、電解電圧が7V以上となり電極寿命に近い状況であった。試験終了後に、比較例1および比較例2での電解用電極の表面観察、元素分析を行った結果、二酸化珪素、カルシウムから成るスケールが析出して連続細孔を塞いでいるために電解電圧の上昇が引き起こされたことが示唆された。   According to the result of FIG. 3, in the electrode for electrolysis (Example 1) in which the porous layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group was formed, the electrolysis voltage was maintained at 4 V or less after 1000 hours. It was confirmed that electrolysis can be continued. On the other hand, it was found that the electrolysis voltage reached 5 V in the electrode for electrolysis (Comparative Example 1) on which tantalum oxide was formed, and the voltage increase was progressing. In addition, in the electrode for electrolysis (Comparative Example 2) formed with a porous layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group prepared by a thermal decomposition method, the electrolysis voltage is 7 V or more, and the electrode life is near. there were. After completion of the test, the results of surface observation and elemental analysis of the electrode for electrolysis in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 showed that the scale composed of silicon dioxide and calcium was deposited and closed the continuous pores, so It was suggested that the rise was caused.

Figure 2012172199
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Figure 2012172199
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Claims (7)

弁金属からなる導電性基体と、
該基体上に形成された白金族金属及び/またはその酸化物を含む触媒層と
を有する電解用電極であって、
前記触媒層上に、金属−酸素結合による架橋構造中に
金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層が形成されていることを特徴とする電解用電極。
A conductive substrate made of a valve metal;
An electrode for electrolysis having a platinum group metal and / or a catalyst layer containing an oxide thereof formed on the substrate,
An electrode for electrolysis, wherein a porous body layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond is formed on the catalyst layer.
前記白金族金属及び/またはその酸化物が、イリジウム酸化物、白金、白金酸化物及びルテニウム酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記載の電解用電極。   2. The electrode for electrolysis according to claim 1, wherein the platinum group metal and / or its oxide is at least one selected from the group consisting of iridium oxide, platinum, platinum oxide and ruthenium oxide. . 前記触媒層上に形成された連続細孔構造である多孔質体層は、空隙率が40〜80%の範囲であり、かつ空孔孔径が平均0.01〜20μmの範囲であり、かつ厚みが0.2〜3μmの範囲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 porous body layer having a continuous pore structure formed on the catalyst layer has a porosity in the range of 40 to 80%, an average pore diameter in the range of 0.01 to 20 μm, and a thickness. The electrode for electrolysis according to claim 1 or 2, wherein is in the range of 0.2 to 3 µm. 前記有機官能基の分子量が16〜240であることを特徴とする請求項1から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, wherein the molecular weight of the organic functional group is 16 to 240. 弁金属からなる導電性基体が、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基体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電解用電極。   The conductive substrate made of a valve metal is a 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. The electrode for electrolysis in any one of 1-4. 弁金属からなる導電性基体と、該基体上に形成された白金族金属及び/またはその酸化物を含む触媒層と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)弁金属からなる導電性基体の表面を粗面化する工程、
(2)イリジウム、白金、ルテニウムからなる白金族金属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及び/またはその酸化物からなる触媒層を形成する工程、
(3)アルコキシ基を一部に有する有機金属アルコキシドを出発原料として用い、親水性有機溶媒用いて化学反応させることにより調製され、かつそれらの金属化合物、その部分加水分解、および/またはその部分重縮合物を有機溶媒中に含む有機無機複合前駆原料溶液を塗布、乾燥、熱処理し、金属−酸素結合による架橋構造中に金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層が形成された電極表面層を形成する工程、
を含み、
前記触媒層上に、金属−酸素結合による架橋構造中に金属−有機官能基を有する連続細孔構造である多孔質体層を形成することを特徴とする電解用電極の製造方法。
In a method for producing an electrode for electrolysis comprising a conductive substrate made of a valve metal and a catalyst layer containing a platinum group metal and / or an oxide thereof formed on the substrate,
Next steps (1) to (3),
(1) a step of roughening the surface of a conductive substrate made of a valve metal;
(2) A dispersion medium in which at least one platinum group metal compound selected from the group consisting of iridium, platinum, and ruthenium is dispersed or dissolved is applied onto a metal substrate, dried, fired, and thermally decomposed. Forming a catalyst layer comprising the platinum group metal and / or oxide thereof;
(3) An organometallic alkoxide having an alkoxy group in part is used as a starting material and is prepared by a chemical reaction using a hydrophilic organic solvent, and the metal compound, its partial hydrolysis, and / or its partial weight An organic / inorganic composite precursor solution containing the condensate in an organic solvent is applied, dried, and heat-treated to form a porous body layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond Forming an electrode surface layer formed,
Including
A method for producing an electrode for electrolysis, comprising forming a porous body layer having a continuous pore structure having a metal-organic functional group in a cross-linked structure by a metal-oxygen bond on the catalyst layer.
前記アルコキシ基を一部に有する有機金属アルコキシド中の金属がニオブ、ジルコニウム、チタン、タンタル、アルミニウム、ケイ素からなる群から選択される少なくとも1つの金属であることを特徴とする請求項6に記載の電解用電極の製造方法。   The metal in the organometallic alkoxide having a part of the alkoxy group is at least one metal selected from the group consisting of niobium, zirconium, titanium, tantalum, aluminum, and silicon. A method for producing an electrode for electrolysis.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106661743A (en) * 2014-09-19 2017-05-10 株式会社东芝 Electrode unit, electrolytic bath provided with electrode unit, electrolysis device, and method of manufacturing electrode of electrode unit
KR102393452B1 (en) * 2021-04-12 2022-05-03 유한회사 두루산업사 Manufacturing Method of MMO by sol-gel coating process of nano size particle on Ti electrode

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06306670A (en) * 1993-04-27 1994-11-01 Daiso Co Ltd Production of electrode for generating oxygen
JP2009235467A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Univ Of Fukui Electrochemical electrode, method of manufacturing the same, and electrolyzing method using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06306670A (en) * 1993-04-27 1994-11-01 Daiso Co Ltd Production of electrode for generating oxygen
JP2009235467A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Univ Of Fukui Electrochemical electrode, method of manufacturing the same, and electrolyzing method using the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106661743A (en) * 2014-09-19 2017-05-10 株式会社东芝 Electrode unit, electrolytic bath provided with electrode unit, electrolysis device, and method of manufacturing electrode of electrode unit
CN106661743B (en) * 2014-09-19 2019-12-10 株式会社东芝 Electrode unit, electrolytic cell provided with electrode unit, electrolytic device, and method for manufacturing electrode of electrode unit
KR102393452B1 (en) * 2021-04-12 2022-05-03 유한회사 두루산업사 Manufacturing Method of MMO by sol-gel coating process of nano size particle on Ti electrode

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