JPH11269685A - 不溶性金属電極の製造方法及び該電極を使用する電解槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイアモンドを電極物質として電極基体上に
被覆して不溶性電極を製造する際の従来の化学蒸着法に
代わる製造方法を提案し、化学蒸着法の欠点である設備
の大型化と電極性能の低下を解消する。 【構成】 導電性を有するダイアモンドと弁金属酸化物
から成る電極物質層を、前記ダイアモンドを弁金属塩に
懸濁した液を弁金属から成る電極基体上に塗布し熱分解
して製造する。熱分解法という化学蒸着法のような大型
の装置を必要としない手法により電極物質層を形成で
き、更に電極物質層と電極基体が弁金属という共通成分
を含むため、電極物質層の剥離や溶出が抑制され長期間
に渡り安定した電解運転を継続できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性のダイアモンド
構造を有する電極物質を有する不溶性金属電極の製造方
法及び該電極を使用する電解槽に関し、より詳細には比
較的簡単にかつ小型の装置により製造できる不溶性金属
電極の製造方法及び該電極を使用する電解槽に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】水、あるいは電解質を溶解し
た電解液を電解して有用な各種物質を製造する試みは従
来から広く行なわれている。これらの電解法の開発によ
り従来の製品の製造過程が大きく変化しているものがあ
る。例えば半導体デバイスや液晶パネルの製造過程の洗
浄には従来は有機溶剤やフッ酸、硫酸、塩酸、硝酸など
の無機酸、及びオゾン水や過酸化水素水などの酸化剤が
多く使用されていた。しかしこれらの薬剤は使用に際し
て危険であるだけでなく、有機溶剤はオゾン層破壊など
の環境問題を誘起する可能性があること、又他の無機酸
や塩類ではその廃水処理に多くの手間とコストが掛かる
などの問題があった。更にこれらの薬剤によって洗浄処
理を行なったデバイスや液晶パネルではこれらの薬剤を
除去するために多量のいわゆる超純水を使用しなければ
ならないという問題点を有していた。

【０００３】更に前記デバイスやパネルの他にも、医療
や食品工業などでは殺菌や洗浄にあたって多量の洗剤を
使用するとともに、やはり多量の水でそれらを洗い流さ
なければならず、その水使用量が膨大になるという問題
点があった。これらの問題点を解決するために、最近は
隔膜で陽極室と陰極室に区画した電解槽で水又は微量の
塩酸や食塩、塩化アンモニウムなどの塩を添加した水を
電解することにより、陽極室から酸化還元電位（ＯＲ
Ｐ）の高い即ち酸化性が極めて強くかつ僅かに酸性を有
する水溶液を、又陰極室からＯＲＰの低い即ち還元性が
極めて強くかつ僅かに塩基性を有する水溶液をそれぞれ
生成し、これらを前記デバイス等の洗浄に使用すること
が行なわれている。

【０００４】この電解用の電極として金属電極を使用す
ると電極物質が徐々に電解液中に溶出して電解液を汚染
するため（例えば白金被覆チタン電極の場合、その消耗
速度は１〜10μｇ／ＡＨ程度であり、電解液中で使用す
ると標準的には１〜10ppb 程度の白金が溶解して混入す
る) 前述のデバイスや液晶の洗浄用としては使用できな
くなる。金属混入を避けるためには、電極として非金属
型にすれば良く、非金属として使用可能な物質として炭
素がある。炭素電極は通常多孔質であるため電解の進行
とともに破壊や溶解が起こり易く、又陽極として使用す
ると一部が酸化して炭酸ガスとなり消耗が速いという問
題点がある。又陰極として使用する場合でも炭酸ガスと
しての揮発はないものの、生成する水素の気泡が陽極側
酸素より小さく電極の破壊が進み易いという問題点があ
る。この破壊の進行を防止するために大きな電流を流す
ことができず、必然的に大きなＯＲＰが得られないとい
う問題点がある。

【０００５】近年導電性を付与したダイアモンドが開発
されている。ダイアモンドは熱伝導性、光学的透過性、
高温かつ酸化に対する耐久性に優れており、特にドーピ
ングにより電気伝導性の制御も可能であることから、半
導体デバイス、エネルギー変換素子として有望とされて
いる。本発明者らは、炭素に代わる電極物質としてダイ
アモンドを検討し、導電性を付与したダイアモンドを電
極物質とする電極を提案した。ダイアモンドは通常導電
性をし有しないため、基体にダイアモンドを付着する際
又はその前後に導電性を付与するための不純物である硼
素、リン又はグラファイト等を添加（ドープ）する。こ
のドープは化学蒸着（ＣＶＤ）法で行われることが多
く、該ＣＶＤ法により得られる半導性ダイアモンドはそ
の導電性、化学的安定性から電解用電極として有効であ
ると考えられ、実用化に向けて多くの検討がなされてい
る。

【０００６】ダイアモンドは電解用電極としては極めて
大きい酸素発生過電圧を有するため大きな酸化性が期待
でき陽極酸化用としての可能性が指摘されている。しか
しながら現在までのダイアモンドを電極物質とする電極
の製造は主として前記ＣＶＤ法で行われ、該ＣＶＤ法で
は基体温度が800 ℃と極めて高くなりその応用に制限が
あること、又基体上に薄膜ダイアモンドを形成するため
には、通常減圧下で水素ガス雰囲気で行う必要があり、
設備が大型化して高価になり、仮に設備を設置しても連
続的に所望の電極を製造することが困難であり、生産性
にも問題が残り、特に大型の電極基体を使用する際に設
備の大型化が問題になり更に基体表面に均一に電極物質
層を被覆することが困難になる。そのためダイアモンド
の電極としての優秀な性能にもかかわらず、実際の応用
は付加価値の極めて高い分野に限られるという問題点が
ある。

【０００７】一方電極としてのダイアモンドは、上記の
ように水溶液中で極めて高い酸素過電圧を有するので、
陽極酸化用として又は無機及び有機合成用として大きな
可能性を有しており、更に電極並びにそれを使用する電
解プロセスの応用範囲は極めて広くなると考えられる。
しかもダイアモンドは前述した従来から使用されている
炭素電極と構成成分が本質的に同一で、しかも炭素電極
の主体であるグラファイト電極に比較してその化学結合
は三次元的共有結合であるためより安定で、炭素電極よ
り遙かに安定した長期間の寿命を有すると考えられる。
従って炭素電極で問題とする炭素自身の酸化による消耗
も殆ど問題にならない。又たとえ消耗が起こっても炭酸
ガスとして放出されるため電解液の汚染が生ずることは
ない。このようにダイアモンドは、極めて高い電流密度
でも安定した電解が進行し比較的小型の電極でも電流を
大きく取れるので電解用電極として有用な物質であると
期待されながら前述した通り製造条件が厳しいために殆
ど実用化されることがなく、実験室的にその特性の測定
が試みられる程度であった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、前述の従来技術の問題点を解
消し、比較的簡単にかつ小型の製造装置で製造できる導
電性ダイアモンドを電極物質として含有する不溶性金属
電極の製造方法及び該電極を使用する電解槽を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】本発明方法は、導電性
を有するダイアモンドの微粉末を弁金属塩を含む液中に
懸濁した塗布液を、弁金属基体表面に塗布し熱分解によ
り該基体表面に前記ダイアモンド微粉末と弁金属酸化物
を電極物質層として被覆することを特徴とする不溶性金
属電極の製造方法であり、該方法によると容易に導電性
ダイアモンドを電極物質とする自由な大きさと形状を有
する電極が得られる。又該電極を２室法又は３室法の電
解槽に設置して電解を行うと高効率でオゾン等の所望生
成物が得られる。

【００１０】以下本発明を詳細に説明する。従来のダイ
アモンドを電極物質とする電極は、基体であるチタン板
やシリコン板上にダイアモンドをＣＶＤ法により成長さ
せることにより製造していた。なおこの際にダイアモン
ドに導電性を与えるため雰囲気ガス中に例えば硼酸を加
えてダイアモンドに硼素をドープしている。この場合Ｃ
ＶＤ法では基体となる板の結晶方向に対応してダイアモ
ンドの方位もある程度規制されることが知られ、これに
よって成長するダイアモンドが安定化するとされてい
る。しかしながら本発明者らの検討によると、ＣＶＤ法
ではその条件によりダイアモンドの成長の方向性がほぼ
決定されること、又成長速度を速くするとダイアモンド
の結晶子が小さくなり、時としてはＸ線的に非晶質に近
づくことが判ったが、これらの条件差による電極特性へ
の影響は見られなかった。つまりＣＶＤ法で製造した導
電性ダイアモンドも他の方法で製造した導電性ダイアモ
ンドも、換言するとダイアモンドが多結晶であっても非
晶質であっても、電極特性の面では殆ど差がなく電極と
してほぼ同等の特性を示し電解時も安定で、電気伝導性
が若干異なる程度である。従って原料となるダイアモン
ドの製造はＣＶＤ法による必要はなく、市販の粉末ダイ
アモンドで十分であり、導電性を与えるための硼素等の
不純物の添加法も限定されない。

【００１１】本発明はこの知見によりなされたもので、
従来の電極製造に使用されている熱分解法を導電性ダイ
アモンドを電極物質として含む不溶性金属電極の製造に
応用しようとするものである。本発明に係わる製造方法
では、原料として粉末又は粒状等の微細粒子（微粉末）
から成るダイアモンド（粒径は特に限定されないが0.1
〜100 μｍ程度が好ましく化学的安定性からは粒径は小
さい方が良い）を使用する。なお本発明で使用するダイ
アモンドは、ダイアモンド自身に限定されるものでな
く、ダイアモンドと同じ又は類似する結晶構造を有する
炭化珪素や炭化チタンも導電性のダイアモンド構造の電
極物質として使用できる。

【００１２】このダイアモンドは電極基体への被覆前に
導電性を与えておく。この導電性付与は、硼素、リン、
グラファイト、無定形酸化珪素等の不純物を添加するこ
とにより行う。この添加はダイアモンドが導電性になれ
ば、どのような方法により行っても良いが、例えばダイ
アモンド粉末と不純物そのものやその溶液又は熱分解し
て不純物となる物質やその溶液を加熱混合したり、ＣＶ
Ｄ法でダイアモンド粉末に不純物を担持しても良い。前
者の加熱混合で硼素を添加するには、ダイアモンド粉末
を硼酸とともに400 〜800 ℃で硼酸の揮散を抑制しなが
ら加熱すれば良い。後者のＣＶＤ法は電極基体へのダイ
アモンドの被覆ではないため、比較的小型の装置で簡便
に行うことができる。ダイアモンドに対する不純物量は
導電性に大きく関与し、導電性が十分に得られれば特に
限定されないが、通常は100 〜10000 ppm が望ましい。

【００１３】電極基体はチタン、タンタル、ニオブ、ジ
ルコニウム等の弁金属や弁金属合金等の弁金属を主成分
とする材料を使用する。これらの弁金属材料を使用する
のは、後述の通り電極物質であるダイアモンドと混合さ
れる弁金属やその酸化物との親和力を高めるためであ
る。電極基体はＣＶＤ法の場合には蒸着の可否を決定す
る重要な要件となるのに対し、本発明では単に弁金属で
あれば形状や大きさに制限はない。該基体は後述する導
電性ダイアモンドを含む電極物質層との密着性を向上さ
せるため及び実質電流密度を低下させるために、表面粗
化を行うことが好ましく、高電流密度条件で使用する場
合には＃20程度のアルミナグリッド等を使用して表面を
大きく粗し、腐食条件下の比較的低電流密度下で使用す
る場合には＃60〜120 程度の細かいアルミナグリッドで
表面粗化を行ない被覆の付着性を向上させることが望ま
しい。

【００１４】この電極基体に前述の導電性ダイアモンド
を被覆するには、まず前記導電性ダイアモンド粉末を弁
金属塩の溶液に懸濁する。この弁金属も前記基体と同様
にチタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム等から選択
する。なお弁金属として１種類のみを使用しても良い
が、２種類以上を使用して２種類以上の弁金属酸化物と
すると更に導電性が高まり良好な安定化を達成できる。
又弁金属塩は塩化物が最も望ましいが硝酸塩や有機金属
塩例えばブチルチタネートやブチルタンタレートも使用
できる。前記懸濁液を前記電極基体に塗布しかつ加熱焼
成を行って前記弁金属塩を弁金属酸化物へ変換しかつ該
弁金属酸化物を導電性ダイアモンド粉末とともに前記電
極基体表面へ担持して電極物質層とする。導電性ダイア
モンド粉末を懸濁させる溶液として弁金属塩の溶液を使
用する理由は、熱分解により生成する弁金属酸化物が極
めて耐食性に優れるとともに導電性を有するので電気を
流すことができ、更に弁金属酸化物のみでは電極物質と
しての働きが極めて希薄であり、電極としての機能を殆
ど有しないという特徴があるからであり、前記導電性ダ
イアモンドを弁金属酸化物とともに担持することにより
導電性ダイアモンドの特性が十分に生かされる。又前記
弁金属酸化物は前述した電極基体である弁金属との親和
力を高めて電極物質の電極基体からの剥離を防止するた
め使用する。

【００１５】熱分解の温度はダイアモンドが800 ℃まで
は安定であることを考慮してその温度以下で適宜に決定
すれば良い。又加熱分解−焼成の工程を複数回行って所
望量のダイアモンド及び弁金属酸化物を担持するように
しても良い。最も好ましい弁金属酸化物の例はチタンと
タンタルの混合酸化物であり、該混合酸化物は塩化チタ
ンと塩化タンタルの混合塩酸溶液をチタン基体上に塗布
し450 〜650 ℃で熱分解を行い、前記基体上に結晶性の
良くないルチル型の酸化物層として形成できる。ダイア
モンドが共存しない場合の前記酸化物層の電気抵抗は0.
1 〜0.001 Ωcm程度であり、ダイアモンドに通電するこ
とが可能になる。

【００１６】ＣＶＤ法ではダイアモンドと硼素等の不純
物の基体への担持を同一のタイミングで行う必要がある
ため、ダイアモンドの電極基体への担持（電極物質層の
形成）と不純物の添加（導電性の付与）をそれぞれの最
適条件で行うことができず、電極性能を最大限に引き出
すことができなかった。これに対し本発明では不純物の
添加を電極物質層の形成とは別に行えるため（同時に行
うことも可能）、最大性能の電極を製造できる。このよ
うに製造された導電性ダイアモンドと弁金属酸化物を含
む電極物質層を表面に被覆した不溶性金属電極は、酸素
過電圧が高く、水電解による酸素やオゾン発生、更に有
機物の電解酸化用等の陽極として幅広く利用でき、陰極
としての使用も可能である。このような電極を電解槽内
に組み入れる際には、イオン交換膜を使用して該電解槽
を陽極室及び陰極室の２室、又は陽極室、中間室及び陰
極室の３室に区画した前記陽極室及び前記陰極室の少な
くとも一方に設置する。前記イオン交換膜はフッ素樹脂
系及び炭化水素樹脂系のいずれを使用しても良いが、耐
食性の面からは前者が好ましい。該イオン交換膜は、陽
極及び陰極で生成する各イオンが対極で消費されること
を防止するとともに、液の電導度が低い場合に電解を速
やかに進行させる機能を有する。

【００１７】前記電極をガス電極として２室型電解槽で
使用する場合は、イオン交換膜と陰極との間に陰極室
を、又陽極とイオン交換膜の間に陽極室を設けるように
しても良いが、液電導度が低い場合には槽電圧の上昇を
招き槽構造も複雑になり、更に各極での気液分離が必要
となるため、電極をイオン交換膜に接合する構造を採用
することが最も望ましい。この場合陽極室は実質的にガ
ス室となり一方陰極室は気液混合状態となる。電解槽の
材料は、使用する電解液や生成するガス等に応じて異な
るが、耐久性及び安定性の観点から、ガラスライニング
材料、カーボン、高耐食性の中間層、ステンレス及びＰ
ＴＦＥ樹脂等の使用が望ましい。電極とイオン交換膜を
密着させることが望ましい場合は、前もってそれらを機
械的に結合しておくか、あるいは電解時に圧力を与えて
おけば良い。この際の圧力は0.1 〜30kgf/cm² が好まし
い。

【００１８】電解条件は、使用する電解液等により変化
するが、温度を５〜40℃、電流密度を１〜500 A/dm² と
することが好ましい。陽極室に塩素を添加して水電解を
行なうと、陽極室に次亜塩素酸を生成し該次亜塩素酸に
より液性が酸性となり酸性水が生成する。一方陰極室で
は通常の水電解により弱アルカリ性水が生成する。この
電解において陽極物質として前述した導電性ダイアモン
ド構造の電極物質を使用すると、長期間電解を継続して
も電極物質が溶出することがなく、従って得られる酸性
水中に金属混入がなく極めて高純度な酸性水が得られ、
この酸性水は半導体デバイスの洗浄用水等として最適で
ある。又陽極室に純水を供給し電解を行なうと、下式に
従ってオゾンが生成する。 ３Ｈ₂ ０ → Ｏ₃ ＋ ６Ｈ⁺ ＋ ６ｅ

【００１９】このオゾン生成の場合にも陽極物質として
前記導電性ダイアモンド構造の電極物質を使用すると、
生成するオゾンに電極物質が混入することがなく、非常
に高純度のオゾンガスやオゾン水を得ることができる。
更に工業電解では、フッ素、臭素及び沃素のような腐食
性の成分を含む電解液の電解が必要になることがある。
このような腐食性成分の含む電解液の電解に従来のＤＳ
Ｅを使用すると短期間の電解であればさほど支障は生じ
ないが、長期間の電解になると前記ＤＳＥの消耗が起こ
り安定な電解を継続できなくなる。これに対し、本発明
の電解用電極では、導電性ダイアモンド構造の電極物質
を使用するため、腐食性成分を有する電解液中の耐久性
がＤＳＥと比較して遙かに大きく、長期間の安定した電
解操作を可能にする。

【００２０】次に添付図面に基づいて本発明に係わる不
溶性基体電極及び該電極を使用する電解槽を例示する。
図１は本発明により製造した不溶性金属電極を使用する
２室型電解槽の一例を示す概略縦断面図、図２は同じく
３室型電解槽の一例を示す概略縦断面図、図３は他の２
室型電解槽の一例を示す概略縦断面図である。図１にお
いて、２室型電解槽１はイオン交換膜２により陽極室３
と陰極室４とに区画され、前記イオン交換膜２の陽極室
３側に導電性ダイアモンド構造の電極物質から成る陽極
５が、陰極室４側に例えば金属メッシュから成る多孔性
陰極６がそれぞれ密着している。陽極室３の底面及び上
面には純水又は塩溶液の供給口７及び酸性水取出口８
が、陰極室４の底面及び上面には純水供給口９及びアル
カリ水取出口10がそれぞれ設置されている。なお11はイ
オン交換膜２と周縁部間のパッキングである。

【００２１】図２において、３室型電解槽21は、陽イオ
ン交換膜22により陽極室23及び中間室24に、又陽イオン
交換膜25により前記中間室24と陰極室26に区画されてい
る。前記陽イオン交換膜22の陽極室23側には導電性ダイ
アモンド構造の電極物質から成る陽極27が、又前記陽イ
オン交換膜25の陰極室26側には多孔性陰極28がそれぞれ
密着している。陽極室23の底面及び上面には純水供給口
29及び酸性水取出口30が、中間室24の底面及び上面には
塩化アンモニウム等の塩溶液供給口31及び塩溶液取出口
32が、陰極室26の底面及び上面には純水供給口33及びア
ルカリ水取出口34がそれぞれ設置されている。なお35は
イオン交換膜22、25と周縁部間のパッキングである。

【００２２】図３において、２室型電解槽41は小径の連
結部42に設置されたイオン交換膜43により陽極室44と陰
極室45とに区画され、前記陽極室44中には前記イオン交
換膜43から離間して導電性ダイアモンド構造の電極物質
から成る陽極46が吊支され、陰極室45側にも同様に例え
ば金属メッシュから成る多孔性陰極47がイオン交換膜か
ら離間して吊支されている。陽極室44及び陰極室45のそ
れぞれの上面には生成ガス取出口48、49が設置されてい
る。

【００２３】図１及び図２のいずれの電解槽１、21で
も、純水又は塩溶液供給口７又は塩溶液供給口31から純
水や塩化アンモニウム水溶液や硫酸等の塩溶液を供給し
ながら両電極５、６及び27、28間に通電すると、陽極室
で酸性水が陰極室でアルカリ水が、少なくとも陽極室で
は前記ダイアモンドの溶出がないため金属成分を含有す
ることなく生成する。又図３の電解槽41では、陽極室44
及び陰極室45内に電解液を満たし、両電極46、47間に通
電することにより、所定の生成ガスが発生する。この場
合にも少なくとも両電極の一方が導電性ダイアモンド構
造の電極物質を有し該ダイアモンドの溶出がないため不
純物を含有しない電解液やガスが得られる。

【００２４】

【実施例】次に本発明に係わる不溶性金属電極及び該電
極を使用する電解槽の実施例を記載するが、該実施例は
本発明を限定するものではない。

【００２５】

【実施例１】粒径１〜５μｍの工業用合成ダイアモンド
を酸化硼素粉末と混合し、600 ℃の窒素雰囲気中で10時
間加熱し、放冷後取り出して水洗し、メンブランフィル
ターで濾過しフィルター上にダイアモンド粉末を得た。
このダイアモンド粉末の硼素含有量を蛍光Ｘ線で測定し
たところ、ダイアモンド中に硼素が5000〜7000ppm 含ま
れていることが判った。純チタン板の表面をグリットブ
ラストにより十分荒らしてから塩酸中で水洗してブラス
ト粉を完全に取り除いた。この純チタン板を更に空気雰
囲気中のマッフル炉に入れて650 ℃で３時間加熱酸化
し、その後炉中で放冷して表面の酸化物が剥離しないよ
うにしてから炉から取り出し電極基体とした。

【００２６】塩化チタンと塩化タンタルの混合塩酸溶液
（チタンとタンタルの重量比は85：15）を作製し、前記
ダイアモンド粉末を懸濁した。この懸濁液を前記電極基
体表面に塗布し乾燥後、530 ℃に保たれたマッフル炉に
入れて10分間加熱焼成した。この塗布−焼成を10回繰り
返してダイアモンドを10ｇ／m²担持した電極板を作製し
た。この電極板を陽極とし、又ニッケルメッシュを陰極
とし、陽イオン交換膜（デュポン社製のナフィオン117
）で陽極室と陰極室に区画された電解槽の陽極室に150
ｇ／リットルの硫酸水溶液を満たし、両極間に通電し
て電解を行った。電流密度は100 A/dm² であった。電解
による発生ガスからオゾン臭が生じ、オゾン発生の電流
効率を沃素滴定で測定したところ、0.5 〜１％であっ
た。この電流効率は通常オゾン発生に使用される酸化鉛
電極の約1/3 の電流効率であるが、白金電極の電流効率
よりは遙かに高かった。

【００２７】

【実施例２】粒径0.2 〜２μｍのダイアモンド粉末に、
800 ℃の温度で熱ＣＶＤ法により硼素を含有するダイア
モンド層を蒸着させて約10000 ppm の硼素を含有するダ
イアモンド粉末を作製した。このダイアモンド粉末を、
実施例１と同一条件で塩化チタンと塩化タンタルの混合
塩酸溶液を使用して純チタン板上に被覆して電極板を作
製した。更にこの電極板を陽極として使用し実施例１と
同一条件で電解を行ったところ、電流密度100 A/dm² で
2000時間から2500時間の寿命があり、実用電極として十
分使用できることが判った。

【００２８】

【実施例３】電極基体として純チタン板から作製したエ
クスパンドメッシュを使用したこと以外は実施例１と同
様にして電極板を準備した。固体電極質としてデュポン
社製ナフィオン117 陽イオン交換膜を用い、この陽イオ
ン交換膜に前記電極板を陽極として密着させ、陰極とし
ては導電性カーボンシートを陽極の反対側に密着させて
電解槽を組み立てた。この電解槽の陽極室に超純水を供
給しながら電流密度30A/dm² で電解を行った。これによ
り陽極室から酸化還元電位が1200mVの酸性水が得られ
た。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、導電性を有するダイアモンド
の微粉末を弁金属塩を含む液中に懸濁した塗布液を、弁
金属基体表面に塗布し熱分解により該基体表面に前記ダ
イアモンド微粉末と弁金属酸化物を電極物質層として被
覆することを特徴とする不溶性金属電極の製造方法であ
る。水電解や腐食性成分を含有する電解液の電解に導電
性ダイアモンド構造の電極物質を有する電極を使用する
と、該ダイアモンドの耐久性により電極の消耗つまり電
極物質の溶出が殆どなくなって安定した電解操作を長期
間継続することが可能になり、更に該電極物質の溶出が
なくなることから、電解操作により得られる陽極液、陰
極液及び生成ガス中に前記電極物質の溶出に起因する不
純物の混入がなくなり、高純度の電解液又は生成ガスが
得られる。

【００３０】本発明により製造した不溶性金属電極を使
用して製造する電解液特に陽極液は、特に半導体デバイ
ス等の不純物含有量レベルを極度に低く維持することが
要求される洗浄用水として要求される各種要件を備え、
該洗浄用水として効率良く使用できる。該洗浄水等は大
量に生産することが必要になることが多く、従来のＣＶ
Ｄ法により電極基体に導電性ダイアモンドを担持する方
法では、大型の電極を製造することが困難であったため
要請に応えられなかった。しかしながら本発明方法は電
極基体に導電性ダイアモンドを含む懸濁液を塗布し熱分
解により前記ダイアモンドを電極基体に担持する手法で
あるため、任意形状及び任意の大きさの電極基体に容易
にかつ均一に導電性ダイアモンドを含む電極物質層を電
極基体上に被覆形成して大型の電極を比較的小型の装置
で製造でき、更に大幅なコストダウンも達成できる。

【００３１】しかも本発明では電極基体の材質と前記電
極物質層の材質が弁金属という共通成分を有するため、
電極物質層が電極基体に強力に密着し長期間の使用に耐
えられる。本発明方法では、ＣＶＤ法による厳しい条件
と異なり本発明では条件制約が殆どなくなり、原料であ
るダイアモンドの製造や硼素等の不純物ドープの時期等
を殆ど任意に行えるようになった。更に原料のダイアモ
ンドと電極の製造を別個に行えるため、それぞれの製造
を別個の最適条件下で実施できる。本発明方法により製
造した電極は２室法又は３室法電解槽の陽極又は陰極と
して使用できる。この電解槽は酸性水やアルカリ性水の
製造用に好適に使用され、該電解槽に使用される陽極及
び陰極の少なくとも一方が前述した導電性ダイアモンド
構造の電極物質を有しているため、安定した電解操作を
長期間継続できかつ電極物質の溶出に起因する不純物の
混入がない電解液や生成ガスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造した不溶性金属電極を使用す
る２室型電解槽の一例を示す概略縦断面図。

【図２】同じく３室型電解槽の一例を示す概略縦断面
図。

【図３】２室型電解槽の他の例を示す概略縦断面図。

【符号の説明】

１・・・電解槽 ２・・・イオン交換膜 ３・・・陽極
室 ４・・・陰極室 ５・・・陽極 ６・・・陰極 21・・・電解槽 22・・
・イオン交換膜 23・・・陽極室 24・・・中間室 25
・・・イオン交換膜 26・・・陰極室 27・・・陽極
28・・・陰極 41・・・電解槽 43・・・イオン交換膜
44・・・陽極室 45・・・陰極室 46・・・陽極 47・・・陰極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性を有するダイアモンドの微粉末を
   弁金属塩を含む液中に懸濁した塗布液を、弁金属基体表
   面に塗布し熱分解により該基体表面に前記ダイアモンド
   微粉末と弁金属酸化物を電極物質層として被覆すること
   を特徴とする不溶性金属電極の製造方法。
2. 【請求項２】 硼素、リン、グラファイト及び無定形酸
   化珪素から選択される不純物を添加してダイアモンドに
   導電性を付与するようにした請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 不純物が硼素でありダイアモンド微粉末
   を酸化硼素中で加熱処理して硼素をダイアモンド中に拡
   散して導電性ダイアモンドとした請求項１に記載の方
   法。
4. 【請求項４】 導電性を有するダイアモンドを熱化学蒸
   着法により製造した請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 イオン交換膜で区画された陽極室及び陰
   極室の２室、又は陽極室、中間室及び陰極室の３室を有
   する電解槽において、前記陽極室に収容される陽極及び
   前記陰極室に収容される陰極の少なくとも一方が、弁金
   属から成る電極基体、及び該電極基体表面に導電性を有
   するダイアモンドの微粉末を弁金属塩を含む液中に懸濁
   した塗布液を塗布し熱分解により該基体表面に前記ダイ
   アモンド微粉末と弁基体酸化物を電極物質層として被覆
   した電極であることを特徴とする電解槽。