JPH0860390A - Electrolytic electrode and its production - Google Patents

Electrolytic electrode and its production

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JPH0860390A
JPH0860390A JP6211797A JP21179794A JPH0860390A JP H0860390 A JPH0860390 A JP H0860390A JP 6211797 A JP6211797 A JP 6211797A JP 21179794 A JP21179794 A JP 21179794A JP H0860390 A JPH0860390 A JP H0860390A
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JP
Japan
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electrode
coating layer
oxide
electrolysis
platinum
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JP6211797A
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Inventor
Kazumi Takahashi
和美 高橋
Hiroyuki Nakada
弘之 中田
Yukio Kawashima
幸雄 川嶋
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TDK Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To obtain an electrolytic electrode excellent in durability and having a long service life by forming a coating layer contg. iridium oxide, platinum and silicon oxide on a conductive substrate. CONSTITUTION: This electrolytic electrode has a coating layer contg. iridium oxide, platinum and silicon oxide on a conductive substrate, and the alloy of >=2 kinds of valve metals selected from among titanium tantalum, zirconium and niobium is exemplified as the conductive Since the coating layer is formed, the electrode is stably used for a long period when used as an electrolytic electrode in the various industrial and public-wellfare electrolytic processes. The iridium oxide content of the coating layer is controlled to 2-90 atomic %, expressed in terms of Ir, the platinum content to 2-92 atomic %, expressed in terms of Pt, and the silicon oxide content to 3-75 atomic %, expressed in terms of Si. An electrolytic electrode capable of being easily produced is obtained in this way.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、工業用および民生用電
解プロセスに使用される電解用電極およびその製造方法
に関する。さらに詳しくいえば、電解プロセスの陽極と
して用いられる、耐久性に優れかつ過電圧の低い電解用
電極と、これを簡易かつ効率よく製造する方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for electrolysis used in industrial and consumer electrolysis processes and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to an electrode for electrolysis, which is used as an anode in an electrolysis process and has excellent durability and low overvoltage, and a method for easily and efficiently producing the electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、金属チタンを導電性基体とし、そ
の上に白金族金属やその酸化物の被覆層を設けた金属電
極は、種々の電解工業の分野において使用されている。
例えば、チタン基板上に、ルテニウムとチタンの酸化物
や、ルテニウムとスズの酸化物の被覆を熱分解法により
施した電極が食塩電解による塩素発生用陽極として知ら
れている(特公昭46−21884号公報、特公昭48
−3954号公報、特公昭50−11330号公報、特
開昭52−63176号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a metal electrode having a conductive titanium titanium substrate on which a coating layer of a platinum group metal or its oxide is provided has been used in various fields of the electrolysis industry.
For example, an electrode in which ruthenium and titanium oxides or ruthenium and tin oxides are coated on a titanium substrate by a thermal decomposition method is known as a chlorine generation anode by salt electrolysis (Japanese Patent Publication No. 46-21884). Publication, Japanese Patent Publication Sho 48
-3954, Japanese Examined Patent Publication No. 50-11330, and Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-63176).

【0003】しかし、これらの電極は、食塩電解のよう
に高濃度塩水溶液の電解には適するが、希薄な塩水溶液
の電解や海水の電解では、耐久性が十分でなく、塩素発
生の効率も十分満足しうるものではない。
However, although these electrodes are suitable for electrolysis of a high-concentration salt aqueous solution such as salt electrolysis, they are not sufficiently durable in electrolysis of a dilute salt aqueous solution or seawater, and also have an efficiency of chlorine generation. I am not completely satisfied.

【0004】さらに、特開昭55−152143号公報
や特開昭56−150148号公報には、非晶質合金を
電極材料として用いた電極が食塩のようなアルカリ金属
ハロゲン化物水溶液の電解用電極として開示されてい
る。しかし、非晶質合金は作製に際し大がかりな装置を
必要とする。
Further, in JP-A-55-152143 and JP-A-56-150148, an electrode using an amorphous alloy as an electrode material is an electrode for electrolysis of an aqueous solution of an alkali metal halide such as salt. Is disclosed as. However, an amorphous alloy requires a large-scale device for its production.

【0005】電解工業においては、前記の食塩電解の場
合のように塩素発生を伴う電解のほかに、酸、アルカリ
または塩の回収、銅、亜鉛などの金属の採取や精製、め
っき、銅などの金属箔製造、金属表面処理、陰極防食、
廃液処理などの酸素発生を伴う電解プロセスも数多くの
分野で利用されている。そして、このような酸素発生を
伴う電解では、鉛系電極が最も一般的に使用されてい
る。その他、不溶性電極として、チタン基板上に酸化イ
リジウムと白金を被覆した電極、酸化イリジウム−酸化
スズ系電極、酸化イリジウム−酸化タンタル系電極など
の酸化イリジウム系電極や白金めっきチタン電極などが
知られている。
In the electrolysis industry, in addition to electrolysis involving chlorine generation as in the case of the above-mentioned salt electrolysis, recovery of acids, alkalis or salts, collection and purification of metals such as copper and zinc, plating, copper, etc. Metal foil manufacturing, metal surface treatment, cathodic protection,
Electrolysis processes involving oxygen generation such as waste liquid treatment are also used in many fields. The lead-based electrode is most commonly used in such electrolysis involving oxygen generation. Other known insoluble electrodes include electrodes coated with iridium oxide and platinum on a titanium substrate, iridium oxide-tin oxide-based electrodes, iridium oxide-based electrodes such as iridium oxide-tantalum oxide-based electrodes, and platinum-plated titanium electrodes. There is.

【0006】しかしながら、これらの公知の電極は、そ
の使用用途によっては種々のトラブルを生じ、必ずしも
適当なものとはいえない。例えば亜鉛めっき用の陽極と
して可溶性亜鉛陽極を用いると、陽極の溶解が著しいの
で、極間距離の調節を頻繁に行わなければならないし、
また鉛系の不溶性陽極を用いると、電解液中に混入した
鉛の影響によりめっき不良を生じる。また、酸化イリジ
ウムと白金を被覆した電極や、白金めっきチタン電極で
は、100A/dm2 以上の高電流密度で、いわゆる高速亜
鉛めっきを行う場合には、消耗が激しく使用することが
できない。
However, these known electrodes are not always suitable because they cause various troubles depending on the intended use. For example, when a soluble zinc anode is used as an anode for galvanizing, the anode is significantly dissolved, so that the distance between the electrodes must be adjusted frequently.
Further, when a lead-based insoluble anode is used, plating failure occurs due to the influence of lead mixed in the electrolytic solution. Further, an electrode coated with iridium oxide and platinum or a platinum-plated titanium electrode cannot be used severely when so-called high-speed zinc plating is performed at a high current density of 100 A / dm 2 or more.

【0007】従って、酸素発生を伴う電解プロセスの使
用用途ごとに、なんら障害を伴わずに適用できる電極を
開発することが、電極製造技術における重要な課題の1
つになっている。このような特殊電解プロセスの1例と
しては、光沢剤を使用する亜鉛めっき、銅の電解精製
や、銅箔の製造等、各種金属の電解プロセスにおいて、
にかわ分やチオ尿素等の有機物を添加剤として含有する
電解液を用いることがある。
Therefore, it is one of the important subjects in the electrode manufacturing technique to develop an electrode which can be applied without any trouble for each application of the electrolytic process involving oxygen generation.
It is connected. As an example of such a special electrolytic process, in the electrolytic process of various metals such as zinc plating using a brightening agent, electrolytic refining of copper, and production of copper foil,
An electrolytic solution containing an organic substance such as glue or thiourea as an additive may be used.

【0008】このような場合、特開昭63−23549
3号公報には、Ir50〜90モル%、Ta50〜10
モル%の下地層を設けた酸化イリジウム−酸化タンタル
系電極が開示されている。そして、この電極は、めっき
浴中に親水性有機物添加剤を全く含まないめっき用の陽
極としては使用可能ではある。しかし、めっき浴中にに
かわ分等を添加した場合には、耐久性が低下して実用性
を失ってしまうものがあることが判明した。
In such a case, JP-A-63-23549
No. 3, gazette, Ir50-90 mol%, Ta50-10
An iridium oxide-tantalum oxide-based electrode provided with a mol% underlayer is disclosed. And this electrode can be used as an anode for plating in which the hydrophilic organic substance additive is not contained in the plating bath at all. However, it has been found that when a glue or the like is added to the plating bath, the durability may be lowered and the practicality may be lost.

【0009】また、一般に、被覆層を有するチタン基体
電極を陽極として酸素発生を伴う電解を行うと、基体と
被覆層との間に酸化チタン層を生じたり、チタン基体の
腐食により、次第に陽極電位が高くなり、遂には被覆層
が剥離して陽極が不動態化する現象がしばしばみられ
る。この現象は特に、電解液中に有機物添加剤が添加さ
れた場合やフッ素イオンを含む電解プロセスにおいて顕
著である。
[0009] Generally, when electrolysis involving oxygen generation is performed using a titanium substrate electrode having a coating layer as an anode, a titanium oxide layer is formed between the substrate and the coating layer, or the titanium substrate is corroded, so that the anode potential gradually increases. The phenomenon that the coating layer peels off and the anode is passivated is often observed. This phenomenon is particularly remarkable when an organic additive is added to the electrolytic solution or in an electrolytic process containing fluorine ions.

【0010】このようなチタン基体に形成される酸化チ
タンの生成を抑制したり、チタン基体の腐食を抑制し、
陽極の不動態化を防止するためには、適当な被覆層を選
択したり、適当な下地層を設けることが種々提案されて
きている。
The formation of titanium oxide formed on such a titanium substrate is suppressed and the corrosion of the titanium substrate is suppressed,
In order to prevent passivation of the anode, various proposals have been made to select an appropriate coating layer or provide an appropriate underlayer.

【0011】例えば、特公昭51−19429号公報に
は、比較的薄く、導電性で比較的酸素に対して不浸透性
を示す中間障壁層を有する電極が開示されている。ま
た、特公昭49−48072号公報には、中間層とし
て、電極基体をフィルム形成金属イオン含有水溶液中に
浸漬して、そしてこの溶液から電気的もしくは化学的酸
化によりフィルム形成金属の酸化物を沈着させることに
より中間層を形成する電極の製造法が開示されている。
しかし、有機物添加剤であるにかわ分等を添加したとき
には、電極触媒層の消耗が激しく、耐久性が不十分なた
め使用できない。
For example, Japanese Examined Patent Publication No. 51-19429 discloses an electrode having a relatively thin intermediate barrier layer which is electrically conductive and relatively impermeable to oxygen. Further, JP-B-49-48072 discloses that an electrode substrate is immersed as an intermediate layer in an aqueous solution containing a film-forming metal ion, and an oxide of a film-forming metal is deposited from this solution by electrical or chemical oxidation. Disclosed is a method for manufacturing an electrode by which the intermediate layer is formed.
However, when glue such as glue, which is an organic substance additive, is added, the electrode catalyst layer is heavily consumed and its durability is insufficient, so that it cannot be used.

【0012】さらに、特開平6−146047号公報に
は、チタン等のバルブ金属基体上にスパッタリング法等
の物理的気相成長法により、シリカとタンタルとの混合
物よりなる薄膜中間層を設け、さらにこの上に酸化イリ
ジウムと酸化タンタルとの混合物よりなる電極活性層を
設けた酸素発生用陽極が開示されている。しかし、この
電極では、薄膜中間層がスパッタリング法等により形成
されるため作業効率が悪く、大型の電解用電極の製造に
向かない。また、製造コストが高くなる。
Further, in JP-A-6-146047, a thin film intermediate layer made of a mixture of silica and tantalum is provided on a valve metal substrate such as titanium by a physical vapor deposition method such as a sputtering method. An anode for oxygen generation is disclosed in which an electrode active layer made of a mixture of iridium oxide and tantalum oxide is provided thereon. However, in this electrode, since the thin film intermediate layer is formed by the sputtering method or the like, work efficiency is poor, and it is not suitable for manufacturing a large-scale electrode for electrolysis. In addition, the manufacturing cost becomes high.

【0013】一方、電解プロセスを利用した民生用の機
器としては、イオン水生成装置や殺菌水生成装置などが
知られている。例えば特開平5−57283号公報や特
開平6−33280号公報には、これらの装置が開示さ
れており、これらの装置に用いる水電解用電極としてチ
タン基体上に白金被覆層または白金とTi、Ta、Z
r、NbおよびSnのうちの1種以上とを含有する被覆
層を設けた電極が提案されている。しかし、このような
装置では、陽陰極を切り換えて電解する必要があるた
め、上記の電極では耐久性が十分でなく、特に、極性逆
転の頻度が高いと極端に耐久性が悪くなる。
On the other hand, as a consumer-use device utilizing an electrolysis process, an ionized water generator, a sterilized water generator, etc. are known. For example, JP-A-5-57283 and JP-A-6-33280 disclose these devices, and a platinum coating layer or platinum and Ti on a titanium substrate is used as an electrode for water electrolysis used in these devices. Ta, Z
An electrode provided with a coating layer containing at least one of r, Nb and Sn has been proposed. However, in such a device, since it is necessary to switch the positive and negative electrodes to electrolyze, the above-mentioned electrodes do not have sufficient durability, and particularly when the frequency of polarity reversal is high, the durability becomes extremely poor.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、第一
に、工業用および民生用電解プロセスに使用され、異常
消耗を起こさず、長期安定使用が可能である、長寿命で
耐久性に優れた電解用電極を提供することにある。第二
に、このような電解用電極を簡易かつ効率よく製造する
電解用電極の製造方法を提供することにある。
The object of the present invention is, firstly, to be used in industrial and consumer electrolysis processes, to prevent abnormal wear, to enable long-term stable use, to have long life and durability. It is to provide an excellent electrode for electrolysis. Secondly, it is to provide a method for manufacturing an electrode for electrolysis that simply and efficiently manufactures such an electrode for electrolysis.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(5)の構成によって達成される。 (1)導電性基体上に酸化イリジウム、白金および酸化
ケイ素を含有する被覆層を有する電解用電極。 (2)前記被覆層における酸化イリジウムの含有量がI
r換算で2〜90原子%、白金の含有量がPt換算で2
〜92原子%、酸化ケイ素含有量がSi換算で3〜75
原子%である上記(1)の電解用電極。 (3)前記被覆層が、さらに酸化タンタル、酸化チタ
ン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムおよび酸化スズの少
なくとも1種を金属換算で30原子%以下含有する上記
(1)または(2)の電解用電極。 (4)上記(1)〜(3)のいずれかの電解用電極を得
るに際し、前記被覆層を熱分解法によって形成する電解
用電極の製造方法。 (5)前記被覆層に含有される酸化ケイ素の原料がシリ
カゾルである上記(4)の電解用電極の製造方法。
Such an object is achieved by the following constitutions (1) to (5). (1) An electrode for electrolysis having a coating layer containing iridium oxide, platinum and silicon oxide on a conductive substrate. (2) The content of iridium oxide in the coating layer is I
2 to 90 atomic% in terms of r, platinum content 2 in terms of Pt
~ 92 atomic%, silicon oxide content is 3 to 75 in terms of Si
The electrode for electrolysis according to (1) above, which is in atomic%. (3) The electrode for electrolysis according to (1) or (2) above, wherein the coating layer further contains at least one kind of tantalum oxide, titanium oxide, niobium oxide, zirconium oxide, and tin oxide in an amount of 30 atomic% or less in terms of metal. (4) A method for producing an electrode for electrolysis, which comprises forming the coating layer by a thermal decomposition method to obtain the electrode for electrolysis according to any one of (1) to (3). (5) The method for producing an electrode for electrolysis according to (4) above, wherein the raw material of silicon oxide contained in the coating layer is silica sol.

【0016】[0016]

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
Specific Structure The specific structure of the present invention will be described in detail below.

【0017】本発明の電解用電極は、導電性基体上に酸
化イリジウム、白金および酸化ケイ素を含有する被覆層
を有する。
The electrode for electrolysis of the present invention has a coating layer containing iridium oxide, platinum and silicon oxide on a conductive substrate.

【0018】本発明に用いられる導電性基体としては、
例えば、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブなど
のバルブ金属あるいはこれらのバルブ金属の中から選ば
れた2種以上の金属の合金が挙げられる。
As the conductive substrate used in the present invention,
Examples thereof include valve metals such as titanium, tantalum, zirconium, and niobium, and alloys of two or more kinds of metals selected from these valve metals.

【0019】上記の被覆層を設けることによって、工業
用および民生用の種々の電解プロセスにおいて電解用電
極として使用したとき長期安定使用が可能になる。
By providing the above-mentioned coating layer, long-term stable use becomes possible when it is used as an electrode for electrolysis in various electrolytic processes for industrial use and consumer use.

【0020】本発明の特徴は、各種電解反応に対し電極
触媒能を有する被覆層成分として酸化イリジウムおよび
白金のほか酸化ケイ素を用いたところにある。
A feature of the present invention is that silicon oxide is used in addition to iridium oxide and platinum as a coating layer component having an electrocatalytic activity for various electrolytic reactions.

【0021】酸化イリジウムは酸素過電圧や塩素過電圧
の上昇を阻止する効果を奏する。一方、白金はイオン水
生成装置や殺菌水生成装置などの用途で陽陰極を切り換
えて使用する極性逆転使用において被覆層の消耗を防止
し耐久性を向上させる効果をもたらす。また、白金は被
覆層の抵抗を下げる働きがあり、これにより電極の寿命
が延びる効果が得られる。
Iridium oxide has the effect of preventing an increase in oxygen overvoltage and chlorine overvoltage. On the other hand, platinum brings about an effect of preventing wear of the coating layer and improving durability in polarity reversal use in which the cathode and cathode are switched and used in applications such as an ion water generator and a sterilizing water generator. In addition, platinum has a function of lowering the resistance of the coating layer, which has the effect of extending the life of the electrode.

【0022】そして、これらの成分のほかに、酸化ケイ
素を含有させることによって、上記の効果を長期に亘り
維持することが可能になる。被覆層中の酸化ケイ素は、
X線回折図によればアモルファス状態で存在していると
考えられる。このような酸化ケイ素相において、酸化ケ
イ素はシロキサン結合により網目構造をとっており、互
いに強固に結合していると考えられる。従って、被覆層
を構成する触媒成分の溶出が防止され、長寿命および耐
久性の向上が実現できる。これに加え、酸化ケイ素の存
在により、基体と被覆層との密着性が良好となり、被覆
層の剥離が生じにくくなるとともに、基体の腐食が防止
されるので、腐食による被覆層の剥離が生じにくくな
る。また、腐食による電気抵抗の増加を防止できる。
By containing silicon oxide in addition to these components, the above effect can be maintained for a long period of time. Silicon oxide in the coating layer,
According to the X-ray diffraction pattern, it is considered that they exist in an amorphous state. In such a silicon oxide phase, silicon oxide has a network structure due to a siloxane bond and is considered to be firmly bonded to each other. Therefore, elution of the catalyst component forming the coating layer is prevented, and long life and improvement of durability can be realized. In addition to this, the presence of silicon oxide improves the adhesion between the substrate and the coating layer, makes it difficult for the coating layer to peel, and prevents the substrate from corroding, so that the coating layer does not easily peel due to corrosion. Become. Further, it is possible to prevent an increase in electric resistance due to corrosion.

【0023】これに対し、上記の三成分のいずれかが欠
如すると、上記の効果は得られなくなる。より具体的に
は、酸化イリジウムと白金のみで酸化ケイ素が存在しな
いと耐久性が格段に悪化する。また、酸化イリジウムと
酸化ケイ素のみで白金が存在しないと、極性逆転使用に
おける耐久性が悪化する。また被覆層の抵抗が高くなる
ことにより基体の不動態化が進行しやすくなり、電極寿
命が短くなる。さらに、白金と酸化ケイ素のみで酸化イ
リジウムが存在しないと、酸素過電圧や塩素過電圧が上
昇し、特に酸素発生での被覆層の消耗が多くなる。特
に、本発明における白金と酸化ケイ素との併用によって
は、基体の不動態化を防止する効果が一段と向上し、電
極寿命がさらにのびる効果が得られる。
On the other hand, if any of the above three components is lacking, the above effect cannot be obtained. More specifically, if only iridium oxide and platinum are used and no silicon oxide is present, the durability is significantly deteriorated. Further, if only iridium oxide and silicon oxide are used and no platinum is present, the durability will deteriorate when the polarity is reversed. In addition, the increased resistance of the coating layer facilitates the passivation of the substrate and shortens the electrode life. Furthermore, when only platinum and silicon oxide are used and no iridium oxide is present, the oxygen overvoltage and chlorine overvoltage increase, and the coating layer is particularly consumed when oxygen is generated. In particular, the combined use of platinum and silicon oxide in the present invention further improves the effect of preventing the passivation of the substrate, and has the effect of further extending the electrode life.

【0024】本発明において、上記効果をさらに向上さ
せるには、被覆層中の酸化ケイ素の含有量がSi換算で
3〜75原子%、さらには5〜70原子%であることが
好ましい。酸化ケイ素の含有量が少なくなると添加の実
効が得られなくなり、酸化ケイ素の含有量が多くなると
基体と被覆層との密着性が低下し、また被覆層の電気抵
抗が高くなるため電解時の印加電圧を高くする必要が出
てくる。
In the present invention, in order to further improve the above effects, the content of silicon oxide in the coating layer is preferably 3 to 75 atom%, more preferably 5 to 70 atom% in terms of Si. When the content of silicon oxide is low, the effect of addition cannot be obtained, and when the content of silicon oxide is high, the adhesion between the substrate and the coating layer is reduced, and the electrical resistance of the coating layer is increased. It is necessary to increase the voltage.

【0025】一方、酸化イリジウムと白金の含有量は、
酸化イリジウムがIr換算で2〜90原子%であること
が好ましく、白金がPt換算で2〜92原子%であるこ
とが好ましい。すなわち、酸化イリジウムと白金の含有
量は、酸化ケイ素を3〜75原子%、好ましくは5〜7
0原子%とし、電解電極の使用条件等に応じて各々2〜
90原子%、あるいは2〜92原子%の範囲から適宜選
択することが好ましい。
On the other hand, the contents of iridium oxide and platinum are
Iridium oxide is preferably 2 to 90 atom% in terms of Ir, and platinum is preferably 2 to 92 atom% in terms of Pt. That is, the content of iridium oxide and platinum is 3 to 75 atomic% of silicon oxide, preferably 5 to 7
0 atom% and 2 to 2 depending on the use conditions of the electrolytic electrode, etc.
It is preferable to appropriately select from the range of 90 atomic% or 2 to 92 atomic%.

【0026】例えば、イオン水生成装置や殺菌水生成装
置などの用途で陽陰極を切り換えて使用する極性逆転の
使用目的では、酸化イリジウムの含有量を2〜50原子
%、白金の含有量を50〜92原子%とすることが好ま
しい。また、酸素発生を伴う電解プロセスの使用目的で
は、酸化イリジウムの含有量を40〜90原子%、白金
の含有量を2〜50原子%とすることが好ましい。
For example, for the purpose of polarity reversal in which the anode and cathode are switched and used in applications such as an ionized water generator and a sterilized water generator, the content of iridium oxide is 2 to 50 atom%, and the content of platinum is 50. It is preferable that the content be ˜92 atomic%. Further, for the purpose of using the electrolysis process involving oxygen generation, it is preferable that the iridium oxide content is 40 to 90 atom% and the platinum content is 2 to 50 atom%.

【0027】上記に対し、酸化イリジウムの含有量が少
なくなって白金の含有量が多くなると酸素過電圧や塩素
過電圧が高くなり、耐久性に劣る。一方、酸化イリジウ
ムの含有量が多くなって白金の含有量が少なくなると、
極性逆転の使用条件下での被覆層成分の消耗が激しくな
り寿命が短くなる。また、被覆層の抵抗が高くなること
により、基体の不動態化が進行しやすくなる。
On the other hand, when the content of iridium oxide is low and the content of platinum is high, the oxygen overvoltage and the chlorine overvoltage are high and the durability is poor. On the other hand, when the content of iridium oxide increases and the content of platinum decreases,
Under the use condition of polarity reversal, the components of the coating layer are heavily consumed and the life is shortened. In addition, the increased resistance of the coating layer facilitates the passivation of the substrate.

【0028】本発明の電解用電極の被覆層には、上記の
ほか、特に、電解液中に有機物添加物が添加された場合
やフッ素イオンを含む電解プロセス、さらには極性逆転
での使用目的で、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニ
ウムまたはスズの酸化物を含有させてもよい。これらの
酸化物は1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
これらの酸化物の被覆層における含有量は、金属換算の
合計量で30原子%以下、通常2〜25原子%とすれば
よい。これらの酸化物を添加することによって、被覆層
成分の消耗を抑制することができる。
In addition to the above, in the coating layer of the electrode for electrolysis of the present invention, in particular, when an organic additive is added to the electrolytic solution, an electrolytic process containing fluorine ions, and for the purpose of use in polarity reversal. Oxides of titanium, tantalum, niobium, zirconium or tin may be contained. These oxides may be used alone or in combination of two or more.
The content of these oxides in the coating layer may be 30 atom% or less, usually 2 to 25 atom% in total in terms of metal. By adding these oxides, the consumption of the coating layer components can be suppressed.

【0029】本発明における被覆層の厚さは、基体1cm
2 当りの白金族金属(具体的にはPt、Ir)および白
金族金属酸化物の担持量が金属換算で0.1〜10mg程
度となるようにすることが好ましい。担持量が少ないと
本発明の効果が得られず、担持量が多いと基体との密着
強度が低下しやすくなる。担持量は蛍光X線分析により
求めることができる。
The thickness of the coating layer in the present invention is 1 cm for the substrate.
It is preferred that 2 per platinum group metal (specifically, Pt, Ir) and the supported amount of the platinum group metal oxide is made to be 0.1~10mg about in terms of a metal. If the loading amount is small, the effect of the present invention cannot be obtained, and if the loading amount is large, the adhesion strength with the substrate tends to decrease. The supported amount can be determined by fluorescent X-ray analysis.

【0030】本発明の電解用電極は、導電性基体上にイ
リジウム化合物、白金化合物およびケイ素化合物を所定
量含有する塗布液を塗布したのち、酸化性雰囲気中で熱
処理する、熱分解法によって被覆層を形成して製造され
る。
In the electrode for electrolysis of the present invention, a coating layer is formed by a thermal decomposition method in which a conductive base material is coated with a coating solution containing a predetermined amount of an iridium compound, a platinum compound and a silicon compound and then heat treated in an oxidizing atmosphere. Is manufactured.

【0031】上記塗布液において、被覆層中の酸化ケイ
素成分の原料となるケイ素化合物としては、熱分解によ
り酸化ケイ素となる化合物、例えばシリカゾル、シリコ
ンアルコキシドなどいずれを用いてもよいが、なかで
も、シリカゾルを用いることが好ましい。シリカゾルを
用いることによって、塗布液の劣化が防止される。ま
た、基体との密着性が良好で緻密な被覆層の形成が可能
になる。
In the above coating liquid, as the silicon compound which is a raw material of the silicon oxide component in the coating layer, any compound which becomes silicon oxide by thermal decomposition, such as silica sol or silicon alkoxide, may be used. It is preferable to use silica sol. By using silica sol, deterioration of the coating liquid can be prevented. Further, it is possible to form a dense coating layer having good adhesion to the substrate.

【0032】シリカゾルとしては、用いる塗布溶媒等に
応じて、イソプロピルアルコール等のアルコール、水な
どを分散媒としたものであってよく、市販品をそのまま
用いることができる。シリカゾルの粒径は5〜150nm
程度である。
The silica sol may be a dispersion medium of alcohol such as isopropyl alcohol, water or the like, depending on the coating solvent used, and a commercially available product can be used as it is. Particle size of silica sol is 5-150nm
It is a degree.

【0033】また、酸化イリジウムの原料となるイリジ
ウム化合物、白金の原料となる白金化合物としては、熱
分解により酸化イリジウムまたは白金になる化合物であ
ればいずれを用いてもよく、イリジウム化合物としては
塩化イリジウム酸(H2 IrCl6 ・6H2 O)、塩化
イリジウム等を用いることができ、白金化合物としては
塩化白金酸(H2 PtCl6 ・6H2 O)、塩化白金等
を用いることができる。
Further, as the iridium compound as a raw material of iridium oxide and the platinum compound as a raw material of platinum, any compound can be used as long as it is a compound which becomes iridium oxide or platinum by thermal decomposition, and the iridium compound is iridium chloride. An acid (H 2 IrCl 6 · 6H 2 O), iridium chloride or the like can be used, and a platinum compound such as chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 · 6H 2 O) or platinum chloride can be used.

【0034】さらに、チタン、タンタル、ニオブ、ジル
コニウムまたはスズの酸化物を、被覆層中にさらに含有
させるときには、これらの原料化合物を所定量塗布液中
に含有させればよい。これらの原料化合物としては塩化
物やアルコキシドなどが挙げられる。具体的には、チタ
ンブトキシド、タンタルエトキシド、タンタルブトキシ
ド、塩化タンタル、塩化ジルコニウム、塩化ニオブ、塩
化スズなどである。
Furthermore, when an oxide of titanium, tantalum, niobium, zirconium or tin is further contained in the coating layer, a predetermined amount of these raw material compounds may be contained in the coating liquid. Examples of these raw material compounds include chlorides and alkoxides. Specifically, titanium butoxide, tantalum ethoxide, tantalum butoxide, tantalum chloride, zirconium chloride, niobium chloride, tin chloride and the like.

【0035】また、塗布液を調製する際の溶媒には特に
制限はなく、通常アルコールや水等であってよい。
The solvent used for preparing the coating solution is not particularly limited, and usually alcohol or water may be used.

【0036】本発明における酸化性雰囲気中での熱処理
は、前記塗布液を導電性基体上に塗布し、乾燥したの
ち、酸素の存在下、一般に0.05気圧以上の酸素分圧
で、好ましくは400〜600℃の範囲の温度において
焼成することによって行われる。この操作は、必要な担
持量になるまで複数回繰り返される。
In the heat treatment in an oxidizing atmosphere in the present invention, the above-mentioned coating solution is applied onto a conductive substrate and dried, and then in the presence of oxygen, the oxygen partial pressure is generally 0.05 atm or more, preferably. It is performed by firing at a temperature in the range of 400 to 600 ° C. This operation is repeated multiple times until the required loading amount is reached.

【0037】本発明の電解用電極は、各種電解液の電解
プロセスにおいて、酸素発生用電極、塩素発生用電極、
水電解用電極などとして使用することができる。
The electrode for electrolysis of the present invention is an electrode for oxygen generation, an electrode for chlorine generation, in an electrolytic process of various electrolytic solutions,
It can be used as an electrode for water electrolysis.

【0038】より具体的には、銅箔等の金属箔製造、亜
鉛めっき、錫めっき等のめっき、各種金属の回収、精
製、排液処理などの電解プロセスで使用される酸素発生
用電極、食塩分解、希薄塩水電解、海水電解などの電解
プロセスで使用される塩素発生用電極として用いられ
る。特に、塩素発生用電極としては、塩濃度の低い電解
液の電解プロセスに好適に用いられる。
More specifically, an oxygen generating electrode and salt used in the production of metal foil such as copper foil, plating such as zinc plating and tin plating, recovery of various metals, purification, drainage treatment and other electrolytic processes. It is used as an electrode for chlorine generation used in electrolytic processes such as decomposition, dilute salt water electrolysis, and seawater electrolysis. In particular, the chlorine generation electrode is preferably used in the electrolytic process of an electrolytic solution having a low salt concentration.

【0039】また、イオン水生成装置や殺菌水生成装置
などの民生用電解プロセスで極性逆転しながら水を電解
する水電解用電極として良好に使用することができる。
Further, it can be favorably used as a water electrolysis electrode for electrolyzing water while reversing the polarity in a consumer electrolysis process such as an ionized water generator or a sterilized water generator.

【0040】[0040]

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるも
のではない。
The present invention will be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting the invention thereto.

【0041】実施例1 表1に示される組成の被覆層を設けた電解用電極のサン
プルNo. 1〜No. 8を作製した。
Example 1 Samples No. 1 to No. 8 of electrodes for electrolysis provided with a coating layer having the composition shown in Table 1 were prepared.

【0042】まず、各サンプルの被覆層組成に応じ、塩
化イリジウム酸(H2 IrCl6 ・6H2 O)、塩化白
金酸(H2 PtCl6 ・6H2 O)、イソプロピルアル
コールに分散したシリカゾル(平均粒径10nm程度)を
秤量し、ブタノールを加えて、塗布液を調製した。この
塗布液における塩化イリジウム酸(Ir換算)、塩化白
金酸(Pt換算)、シリカゾル(Si換算)の合計含有
量は50g/リットルであった。
First, depending on the composition of the coating layer of each sample, chloroiridate (H 2 IrCl 6 .6H 2 O), chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 .6H 2 O), and silica sol dispersed in isopropyl alcohol (average) (A particle size of about 10 nm) was weighed and butanol was added to prepare a coating solution. The total content of chloroiridic acid (Ir conversion), chloroplatinic acid (Pt conversion), and silica sol (Si conversion) in this coating liquid was 50 g / liter.

【0043】別に、熱シュウ酸でエッチングしたチタン
基体上に、上記塗布液を刷毛で塗布し、乾燥した後、電
気炉に入れて空気を吹き込みながら520℃で焼き付け
た。この塗布、乾燥、焼き付けの操作を20回繰り返し
た。このようにして所定の厚さの被覆層[基体1cm2
りの酸化イリジウム、白金および酸化ケイ素の合計担持
量が金属(Siを含む)換算で約5mg]を形成した。
Separately, the above coating solution was applied onto a titanium substrate etched with hot oxalic acid with a brush, dried, and then placed in an electric furnace and baked at 520 ° C. while blowing air. The operations of coating, drying and baking were repeated 20 times. In this way, a coating layer having a predetermined thickness [total supported amount of iridium oxide, platinum and silicon oxide per cm 2 of substrate was about 5 mg in terms of metal (including Si)] was formed.

【0044】以上作製したサンプルについて以下の特性
を調べた。結果を表1に示す。
The following characteristics of the sample produced above were examined. The results are shown in Table 1.

【0045】(1)電極寿命 (1−1)1モル/リットル硫酸−1モル/リットルア
セトニトリル水溶液中 上記各サンプルを陽極とし、60℃、1モル/リットル
硫酸−1モル/リットルアセトニトリルを含む水溶液中
で、陰極に白金を用い、電流密度200A/dm2で電解を
行って寿命を調べた。表中には○、△、×で示してい
る。 ○:電解可能な時間が200時間以上 △:電解可能な時間が100時間以上200時間未満 ×:電解可能な時間が100時間未満
(1) Electrode life (1-1) In 1 mol / liter sulfuric acid-1 mol / liter acetonitrile aqueous solution An aqueous solution containing 1 mol / liter sulfuric acid-1 mol / liter acetonitrile at 60 ° C. with each sample as an anode. Inside, platinum was used for the cathode, electrolysis was performed at a current density of 200 A / dm 2 , and the life was examined. In the table, ○, △, × are shown. ◯: Electrolyzable time is 200 hours or more Δ: Electrolyzable time is 100 hours or more and less than 200 hours X: Electrolyzable time is less than 100 hours

【0046】(1−2)極性逆転 上記各サンプルについて30℃、標準水中[炭酸水素ナ
トリウム(NaHCO3 )21ppm 、塩化カルシウム
(CaCl2 )28ppm 、硫酸マグネシウム(MgSO
4 )30ppm 、炭酸水素カリウム(KHCO3 )2.5
ppm ]で極性逆転を伴う寿命試験を行った。陽極、陰極
共に同種の電極を用い、電流密度5A/dm2で、15分間
毎に極性を逆転させて電解を行い、電解可能な時間を調
べた。表中には○、△、×で示している。 ○:電解可能な時間が500時間以上 △:電解可能な時間が100時間以上500時間未満 ×:電解可能な時間が100時間未満
(1-2) Inversion of polarity For each of the above samples, 30 ppm of standard water [sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) 21 ppm, calcium chloride (CaCl 2 ) 28 ppm, magnesium sulfate (MgSO 4 ).
4 ) 30ppm, potassium hydrogen carbonate (KHCO 3 ) 2.5
[ppm], a life test with polarity reversal was performed. Electrodes of the same kind were used for both the anode and the cathode, electrolysis was performed at a current density of 5 A / dm 2 with polarity reversed every 15 minutes, and the time when electrolysis was possible was examined. In the table, ○, △, × are shown. ◯: Electrolyzable time is 500 hours or more Δ: Electrolyzable time is 100 hours or more and less than 500 hours X: Electrolyzable time is less than 100 hours

【0047】(2)密着強度 電解中の電極の機械的強度試験を行った。(2) Adhesion Strength A mechanical strength test of the electrode during electrolysis was conducted.

【0048】上記各サンプルを陽極とし、60℃、1モ
ル/リットル硫酸水溶液中で、陰極に白金を用い、電流
密度200A/dm2 で電解を200時間まで行い、その
後、超音波による振動を5分間付与し、振動付与前後の
被覆層の厚さを蛍光X線分析により測定し、振動付与に
よる被覆層の減量分を求め評価した。表中には○、△、
×で示している。 ○:被覆層の減量分が5重量%以下 △:被覆層の減量分が5重量%超〜10重量% ×:被覆層の減量分が10重量%超
Each of the above samples was used as an anode, and electrolysis was carried out at 60 ° C. in a 1 mol / liter sulfuric acid aqueous solution using platinum as a cathode at a current density of 200 A / dm 2 for up to 200 hours, and then ultrasonic vibration was applied for 5 hours. After applying for a minute, the thickness of the coating layer before and after applying vibration was measured by fluorescent X-ray analysis, and the amount of loss of the coating layer due to applying vibration was obtained and evaluated. In the table, ○, △,
It is shown by x. ◯: The weight loss of the coating layer is 5% by weight or less. Δ: The weight loss of the coating layer is more than 5% to 10% by weight. X: The weight loss of the coating layer is more than 10% by weight.

【0049】(3)酸素過電圧 上記各サンプルについて、電位走査法により、走査速度
10mV/sec、30℃、1モル/リットル硫酸水溶液中で
電流密度2A/dm2 における電圧を測定した。表中には
○、△、×で示している。 ○:酸素過電圧が0.5V 以下 △:酸素過電圧が0.5V 超〜1V ×:酸素過電圧が1V 超
(3) Oxygen Overvoltage For each of the above samples, the voltage at a current density of 2 A / dm 2 was measured in a 1 mol / liter sulfuric acid aqueous solution at 30 ° C. at a scanning rate of 10 mV / sec by the potential scanning method. In the table, ○, △, × are shown. ◯: Oxygen overvoltage is 0.5 V or less Δ: Oxygen overvoltage is over 0.5 V to 1 V ×: Oxygen overvoltage is over 1 V

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】実施例2 実施例1のサンプルNo. 1において、被覆層形成用塗布
液の成分として、さらに塩化タンタルを加えるほかは同
様にして塗布液を調製し、下記組成の被覆層のサンプル
No. 11を作製した。
Example 2 A coating liquid was prepared in the same manner as in the sample No. 1 of Example 1 except that tantalum chloride was further added as a component of the coating liquid for forming the coating layer.
No. 11 was produced.

【0052】被覆層組成 酸化イリジウム(Ir換算80原子%)−白金(Pt換
算10原子%)−酸化ケイ素(Si換算5原子%)−酸
化タンタル(Ta換算5原子%)
Composition of coating layer Iridium oxide (80 atomic% as Ir) -Platinum (10 atomic% as Pt) -Silicon oxide (5 atomic% as Si) -Tantalum oxide (5 atomic% as Ta)

【0053】このサンプルNo. 11では、酸化タンタル
の含有により、組成の近いサンプルNo. 1に比べ、極性
逆転での電極寿命が20%程度長くなることがわかっ
た。
In this sample No. 11, it was found that the inclusion of tantalum oxide prolongs the electrode life at polarity reversal by about 20% as compared with sample No. 1 having a similar composition.

【0054】さらに、サンプルNo. 11において、塩化
タンタルのかわりに、塩化チタン、塩化ニオブ、塩化ジ
ルコニウムまたは塩化スズを用いて塗布液を調製し、酸
化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムまたは酸化ス
ズを含有する被覆層のサンプルを各々作製し、上記と同
様に特性を調べたところ、サンプルNo. 11と同様の結
果を示した。
Further, in Sample No. 11, a coating solution was prepared by using titanium chloride, niobium chloride, zirconium chloride or tin chloride instead of tantalum chloride, and containing titanium oxide, niobium oxide, zirconium oxide or tin oxide. When a sample of the coating layer was prepared and the characteristics were examined in the same manner as above, the same result as that of Sample No. 11 was shown.

【0055】実施例3 表2に示される組成の被覆層を設けた電解用電極のサン
プルNo. 21〜No. 29を作製した。
Example 3 Samples No. 21 to No. 29 of electrodes for electrolysis provided with a coating layer having the composition shown in Table 2 were prepared.

【0056】まず、各サンプルの被覆層組成に応じ、塩
化白金酸、塩化イリジウム酸、塩酸、水分散型シリカゾ
ル(平均粒径20nm程度)を秤量し、水を加えて、塗布
液を調製した。この塗布液における塩化白金酸(Pt換
算)、塩化イリジウム酸(Ir換算)、シリカゾル(S
i換算)の合計含有量は50g/リットルであった。
First, chloroplatinic acid, iridic acid chloride, hydrochloric acid, and a water-dispersible silica sol (average particle size of about 20 nm) were weighed according to the coating layer composition of each sample, and water was added to prepare a coating solution. Chloroplatinic acid (Pt conversion), chloroiridic acid (Ir conversion), silica sol (S
The total content (converted to i) was 50 g / liter.

【0057】別に、熱シュウ酸でエッチングしたチタン
基体上に、上記塗布液を刷毛で塗布し、乾燥した後、電
気炉に入れて空気を吹き込みながら520℃で焼き付け
た。この塗布、乾燥、焼き付けの操作を適当な回数所定
の被覆層厚[基体1cm2 当りの酸化イリジウム、白金お
よび酸化ケイ素の合計担持量が金属(Siを含む)換算
で2mg]まで繰り返した。
Separately, the above coating solution was applied onto a titanium substrate etched with hot oxalic acid with a brush, dried, and then placed in an electric furnace and baked at 520 ° C. while blowing air. The operations of coating, drying and baking were repeated an appropriate number of times until a predetermined coating layer thickness [total supported amount of iridium oxide, platinum and silicon oxide per 1 cm 2 of the substrate was 2 mg in terms of metal (including Si)].

【0058】以上作製したサンプルについて以下の特性
を調べた。結果を表2に示す。
The following characteristics of the sample produced above were examined. Table 2 shows the results.

【0059】(1)電極寿命 (1−1)NaCl水溶液中 上記各サンプルを陽極とし、20℃、0.5モル/リッ
トルNaCl水溶液中で、陰極に白金を用い、電流密度
50A/dm2 で電解を行って寿命を調べた。表中には○、
△、×で示している。 ○:電解可能な時間が1000時間以上 △:電解可能な時間が500時間以上1000時間未満 ×:電解可能な時間が500時間未満
(1) Electrode Life (1-1) In NaCl Aqueous Solution Each sample was used as an anode, and platinum was used as a cathode in a 0.5 mol / liter NaCl aqueous solution at 20 ° C. at a current density of 50 A / dm 2 . Electrolysis was performed to check the life. ○ in the table
Δ and × are shown. ◯: Electrolyzable time is 1000 hours or more Δ: Electrolyzable time is 500 hours or more and less than 1000 hours X: Electrolyzable time is less than 500 hours

【0060】(1−2)極性逆転 実施例1と同様にして調べた。表中には○、△、×で示
している。 ○:電解可能な時間が500時間以上 △:電解可能な時間が100時間以上500時間未満 ×:電解可能な時間が100時間未満
(1-2) Inversion of polarity The same as in Example 1, the investigation was carried out. In the table, ○, △, × are shown. ◯: Electrolyzable time is 500 hours or more Δ: Electrolyzable time is 100 hours or more and less than 500 hours X: Electrolyzable time is less than 100 hours

【0061】(2)密着強度 実施例1において、機械的強度試験での電解条件を20
℃、1.5重量%NaCl水溶液中とし、電解時間を1
00時間とするほかは同様にして調べた。表中には実施
例1と同基準の○、△、×で示している。
(2) Adhesion Strength In Example 1, the electrolysis condition in the mechanical strength test was set to 20.
℃, 1.5 wt% NaCl aqueous solution, electrolysis time 1
It investigated similarly except having set it as 00 hours. In the table, ◯, Δ, and X, which are the same criteria as in Example 1, are shown.

【0062】(3)塩素発生効率 ガラスビーカーに150mlの0.5mMNaCl水溶液
をとり20℃で陰極に白金電極を用い、電極面積を20
cm2 として2A/dm2 で12クーロンの通電条件で、12
時間電解後の塩素発生量を求め、電気量と塩素発生量か
ら電流効率(%)を算出し、塩素発生効率とした。発生
した塩素量はオルトトリジン法にて残留塩素を測定して
求めた。表中には○、△、×で示している。 ○:8%以上 △:5%以上8%未満 ×:5%未満
(3) Chlorine generation efficiency 150 ml of 0.5 mM NaCl aqueous solution was placed in a glass beaker and a platinum electrode was used as the cathode at 20 ° C., and the electrode area was 20.
12 Coulomb energization condition 2A / dm 2 as cm 2, 12
The chlorine generation amount after time electrolysis was obtained, and the current efficiency (%) was calculated from the electricity amount and the chlorine generation amount to obtain the chlorine generation efficiency. The amount of chlorine generated was determined by measuring residual chlorine by the orthotolidine method. In the table, ○, △, × are shown. ○: 8% or more △: 5% or more and less than 8% ×: less than 5%

【0063】(4)塩素過電圧 上記各サンプルについて、電位走査法により、走査速度
10mV/sec、30℃、30重量%NaCl水溶液(pH
=1に調整)中で電流密度20A/dm2 における電圧を測
定して求めた。表中には○、△、×で示している。 ○:酸素過電圧が0.1V 以下 △:酸素過電圧が0.1V 超0.2V 以下 ×:酸素過電圧が0.2V 超
(4) Chlorine overvoltage With respect to each of the above samples, a scanning rate of 10 mV / sec, 30 ° C., 30 wt% NaCl aqueous solution (pH
(Adjusted to = 1) to measure the voltage at a current density of 20 A / dm 2 . In the table, ○, △, × are shown. ◯: Oxygen overvoltage is 0.1 V or less Δ: Oxygen overvoltage is over 0.1 V and 0.2 V or less ×: Oxygen overvoltage is over 0.2 V

【0064】[0064]

【表2】 [Table 2]

【0065】実施例4 実施例3のサンプルNo. 22において、被覆層形成用塗
布液の成分として、さらに塩化タンタルを加えるほかは
同様にして塗布液を調製し、下記組成の被覆層のサンプ
ルNo. 31を作製した。
Example 4 A coating liquid was prepared in the same manner as in the sample No. 22 of Example 3 except that tantalum chloride was further added as a component of the coating liquid for forming the coating layer. .31 was produced.

【0066】被複層組成 酸化イリジウム(Ir換算10原子%)−白金(Pt換
算40原子%)−酸化ケイ素(Si換算40原子%)−
酸化タンタル(Ta換算10原子%)
Multilayer composition Iridium oxide (10 atom% as Ir) -Platinum (40 atom% as Pt) -Silicon oxide (40 atom% as Si)-
Tantalum oxide (Ta equivalent 10 atom%)

【0067】このサンプルNo. 31では、酸化タンタル
の含有により、組成の近いサンプルNo. 22に比べ、極
性逆転での電極寿命が20%程度長くなることがわかっ
た。
In this sample No. 31, it was found that the inclusion of tantalum oxide prolongs the electrode life at polarity reversal by about 20% as compared with sample No. 22 having a similar composition.

【0068】なお、特開平6−33280号に準じ、P
t(60モル%)−Ta25 (40モル%)の被覆層
を有する比較サンプルを作製して上記と同様に電極寿命
を調べたところ、上記のサンプルNo. 31はもとより、
実施例3のサンプルNo. 21〜26に比べても明らかに
劣ることがわかった。
According to JP-A-6-33280, P
When a comparative sample having a coating layer of t (60 mol%)-Ta 2 O 5 (40 mol%) was prepared and the electrode life was examined in the same manner as above, not only the sample No. 31 but also
It was found that the sample Nos. 21 to 26 of Example 3 were obviously inferior.

【0069】さらに、サンプルNo. 31において、塩化
タンタルのかわりに、塩化チタン、塩化ニオブ、塩化ジ
ルコニウムまたは塩化スズを用いて塗布液を調製し、酸
化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムまたは酸化ス
ズを各々含有する被覆層のサンプルを各々作製し、上記
と同様に特性を調べたところ、サンプルNo. 31と同様
の結果を示した。
Further, in sample No. 31, a coating solution was prepared using titanium chloride, niobium chloride, zirconium chloride or tin chloride instead of tantalum chloride, and titanium oxide, niobium oxide, zirconium oxide or tin oxide was added to the coating solution. When the samples of the coating layers contained therein were prepared and the characteristics were examined in the same manner as above, the same result as that of Sample No. 31 was shown.

【0070】実施例5 表3に示される組成の被覆層を設けた電解用電極のサン
プルNo. 41〜No. 45を作製した。
Example 5 Samples No. 41 to No. 45 of electrodes for electrolysis provided with a coating layer having the composition shown in Table 3 were prepared.

【0071】まず、各サンプルの被覆層組成に応じ、塩
化イリジウム酸、塩化白金酸、水分散型シリカゾル、塩
化タンタルを秤量し、塩酸水溶液を加えて、塗布液を調
製した。この塗布液における塩化イリジウム酸(Ir換
算)、塩化白金酸(Pt換算)、シリカゾル(Si換
算)、塩化タンタル(Ta換算)の合計含有量は100
g/リットルであった。
First, according to the composition of the coating layer of each sample, iridium chlorochloride, chloroplatinic acid, water-dispersed silica sol and tantalum chloride were weighed and an aqueous hydrochloric acid solution was added to prepare a coating solution. The total content of chloroiridic acid (Ir conversion), chloroplatinic acid (Pt conversion), silica sol (Si conversion), and tantalum chloride (Ta conversion) in this coating liquid was 100.
It was g / liter.

【0072】別に、熱シュウ酸でエッチングしたチタン
基体上に、上記塗布液を刷毛で塗布し、乾燥した後、電
気炉に入れて空気を吹き込みながら550℃で焼き付け
た。この塗布、乾燥、焼き付けの操作を適当な回数所定
の担持量[基体1cm2 当りの酸化イリジウム、白金およ
び酸化ケイ素の合計担持量が金属(Siを含む)換算で
3mg]になるまで繰り返した。
Separately, the above coating solution was applied onto a titanium substrate etched with hot oxalic acid with a brush, dried, and then placed in an electric furnace and baked at 550 ° C. while blowing air. The operations of coating, drying and baking were repeated an appropriate number of times until a predetermined loading amount [the total loading amount of iridium oxide, platinum and silicon oxide per 1 cm 2 of the substrate was 3 mg in terms of metal (including Si)].

【0073】以上作製したサンプルについて、以下の特
性を調べた。結果を表3に示す。
The following characteristics of the sample produced above were examined. The results are shown in Table 3.

【0074】(1)電極寿命 (1−1)1モル/リットル硫酸−1モル/リットルア
セトニトリル水溶液中 実施例1と同様に行った。表中には○、△、×で示して
いる。 ○:電解可能な時間が200時間以上 △:電解可能な時間が100時間以上200時間未満 ×:電解可能な時間が100時間未満
(1) Electrode Life (1-1) 1 mol / liter sulfuric acid-1 mol / liter in acetonitrile aqueous solution The same procedure as in Example 1 was carried out. In the table, ○, △, × are shown. ◯: Electrolyzable time is 200 hours or more Δ: Electrolyzable time is 100 hours or more and less than 200 hours X: Electrolyzable time is less than 100 hours

【0075】(1−2)有機物含有電解液中 2モル/リットル硫酸水溶液に対して、にかわ100pp
m 、チオ尿素50ppm、塩酸100ppm の量を添加した
有機物含有電解液を用い、電解液温度70℃、電流密度
200A/dm2 とし、陰極に銅板を使用して電解を行い寿
命を調べた。表中には○、△、×で示している。 ○:電解可能な時間が500時間超 △:電解可能な時間が100時間超〜500時間 ×:電解可能な時間が100時間以下
(1-2) 100 pp of glue to an aqueous solution of 2 mol / liter sulfuric acid in an electrolyte containing organic matter
Using an organic-material-containing electrolytic solution added with m 2, thiourea 50 ppm, and hydrochloric acid 100 ppm, the electrolytic solution temperature was 70 ° C., the current density was 200 A / dm 2, and electrolysis was performed by using a copper plate as the cathode and the life was examined. In the table, ○, △, × are shown. ◯: Electrolyzable time is over 500 hours Δ: Electrolyzable time is over 100 hours to 500 hours ×: Electrolyzable time is 100 hours or less

【0076】(1−3)極性逆転 実施例1と同様にして調べた。表中には○、△、×で示
している。 ○:電解可能な時間が500時間以上 △:電解可能な時間が100時間以上500時間未満 ×:電解可能な時間が100時間未満
(1-3) Inversion of polarity The same as in Example 1 was examined. In the table, ○, △, × are shown. ◯: Electrolyzable time is 500 hours or more Δ: Electrolyzable time is 100 hours or more and less than 500 hours X: Electrolyzable time is less than 100 hours

【0077】(2)密着強度 実施例1と同様にして調べた。表中には○、△、×で示
している。 ○:被覆層の減量分が5重量%以下 △:被覆層の減量分が5重量%超〜10重量% ×:被覆層の減量分が10重量%超
(2) Adhesion strength The same examination as in Example 1 was carried out. In the table, ○, △, × are shown. ◯: The weight loss of the coating layer is 5% by weight or less. Δ: The weight loss of the coating layer is more than 5% to 10% by weight. X: The weight loss of the coating layer is more than 10% by weight.

【0078】(3)酸素過電圧 実施例1と同様にして調べた。表中には○、△、×で示
している。 ○:酸素過電圧が0.5V 以下 △:酸素過電圧が0.5V 超〜1V ×:酸素過電圧が1V 超
(3) Oxygen overvoltage It was examined in the same manner as in Example 1. In the table, ○, △, × are shown. ◯: Oxygen overvoltage is 0.5 V or less Δ: Oxygen overvoltage is over 0.5 V to 1 V ×: Oxygen overvoltage is over 1 V

【0079】[0079]

【表3】 [Table 3]

【0080】なお、表3中のサンプルNo. 41とNo. 4
2とは有機物含有電解液中の電解および極性逆転使用に
おける電極寿命は、それぞれ、順に、○、△の同じ表示
となっているが、実際は酸化タンタルを含む被覆層のサ
ンプルNo. 41の方がNo. 42に比べ寿命が長かった。
Sample No. 41 and No. 4 in Table 3
The electrode life in electrolysis in an electrolyte containing an organic substance and the use of polarity reversal is the same indication of ○ and △, respectively, but in reality, sample No. 41 of the coating layer containing tantalum oxide is more It had a longer life than No. 42.

【0081】実施例6 実施例5のサンプルNo. 41〜No. 45において、被覆
層の酸化タンタルのかわりに、酸化チタン、酸化ニオ
ブ、酸化ジルコニウムまたは酸化スズを含有させたサン
プルを作製し、同様に特性を評価したところ、被覆層組
成に応じ、同様の傾向を示した。
Example 6 Samples prepared by adding titanium oxide, niobium oxide, zirconium oxide or tin oxide in place of tantalum oxide in the coating layer in samples No. 41 to No. 45 of Example 5 were prepared. When the characteristics were evaluated, the same tendency was shown depending on the composition of the coating layer.

【0082】なお、被覆層形成用塗布液中には、塩化タ
ンタルのかわりに、塩化チタン、塩化ニオブまたは塩化
スズを含有させた。
The coating liquid for forming the coating layer contained titanium chloride, niobium chloride or tin chloride instead of tantalum chloride.

【0083】このなかで、有機物含有電解液を用いた電
解における電極寿命について代表的に酸化ケイ素の有無
による変化を表4に示す。
Among these, Table 4 shows changes in electrode life in the electrolysis using an organic-containing electrolytic solution as a function of the presence or absence of silicon oxide.

【0084】[0084]

【表4】 [Table 4]

【0085】[0085]

【発明の効果】本発明によれば、各種電解反応において
耐久性に優れ、長寿命の電解用電極が得られる。また、
製法が簡易である。
According to the present invention, it is possible to obtain an electrode for electrolysis which has excellent durability in various electrolytic reactions and has a long life. Also,
The manufacturing method is simple.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C25D 17/12 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location C25D 17/12 B

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性基体上に酸化イリジウム、白金お
よび酸化ケイ素を含有する被覆層を有する電解用電極。
1. An electrode for electrolysis having a coating layer containing iridium oxide, platinum and silicon oxide on a conductive substrate.
【請求項2】 前記被覆層における酸化イリジウムの含
有量がIr換算で2〜90原子%、白金の含有量がPt
換算で2〜92原子%、酸化ケイ素含有量がSi換算で
3〜75原子%である請求項1の電解用電極。
2. The iridium oxide content in the coating layer is 2 to 90 atomic% in terms of Ir, and the platinum content is Pt.
The electrode for electrolysis according to claim 1, which has a conversion of 2 to 92 atomic% and a silicon oxide content of 3 to 75 atomic% in terms of Si.
【請求項3】 前記被覆層が、さらに酸化タンタル、酸
化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムおよび酸化ス
ズの少なくとも1種を金属換算で30原子%以下含有す
る請求項1または2の電解用電極。
3. The electrode for electrolysis according to claim 1, wherein the coating layer further contains at least one kind of tantalum oxide, titanium oxide, niobium oxide, zirconium oxide and tin oxide in an amount of 30 atomic% or less in terms of metal.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかの電解用電極を
得るに際し、前記被覆層を熱分解法によって形成する電
解用電極の製造方法。
4. A method for producing an electrode for electrolysis, which comprises forming the coating layer by a thermal decomposition method when obtaining the electrode for electrolysis according to claim 1.
【請求項5】 前記被覆層に含有される酸化ケイ素の原
料がシリカゾルである請求項4の電解用電極の製造方
法。
5. The method for producing an electrode for electrolysis according to claim 4, wherein the raw material of silicon oxide contained in the coating layer is silica sol.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113668010A (en) * 2021-08-25 2021-11-19 山西铱倍力科技有限公司 Oxygen evolution anode for industrial electrolysis and preparation method thereof

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