KR20140013326A - Metal oxide electrode for water electrolysis and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20140013326A
KR20140013326A KR1020120080005A KR20120080005A KR20140013326A KR 20140013326 A KR20140013326 A KR 20140013326A KR 1020120080005 A KR1020120080005 A KR 1020120080005A KR 20120080005 A KR20120080005 A KR 20120080005A KR 20140013326 A KR20140013326 A KR 20140013326A
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윤원규
박주현
송상현
김봉진
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희성금속 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a metallic oxide electrode which is used to generate disinfectant which is harmless to human body by performing electrolysis of tap water and a manufacturing method thereof. Particularly, the present invention relates to a manufacturing method the metallic oxide electrode and the metallic oxide electrode which is manufactured thereby which comprise: (1) a step of preparing a base metal of electrode; (2) a step of etching in order to form surface profile in the base metal of electrode; (3) a step of cleaning the etching fluid with water; (4) a step of obtaining a coating fluid by mixing at least one kind which is selected form platinum (Pt) compound, iridium (Ir) compound, stannum (Sn) compound, titanium (Ti) compound and tantalum(Ta) compound in an organic solvent. (5) The following steps are included in order to form a coating layer in the base metal of electrode by using the coating fluid: (5-1) a step of drying after spreading the coating fluid in the base metal of electrode; (5-2) a step of firstly heat treating; (5-3) a step of forming a coating layer which has a thickness having the electrical efficiency for performing the electrolysis without detaching from the base metal of electrode by repeating the (5-1), (5-2) steps for 10-15 times; (6) a step of secondly heat treating. [Reference numerals] (AA) Preparing of base metal; (BB) Sanding treatment; (CC) First cleaning; (DD) Etching; (EE) Second cleaning; (FF) Drying; (GG) Preparing a coating fluid; (HH) Metallic chloride; (II) Isoprophylene alcohol; (JJ) Mixing (Stirring:30-60 minutes); (KK) Dispersing (Ultrasonic waves:30-60 minutes); (LL) Coating; (MM) Drying; (NN) First heat treating; (OO) Cooling; (PP) Final heat treating; (QQ) Repeating (10-15 times)

Description

수도수 전기분해용 금속 산화물 전극 및 그 제조 방법{Metal oxide electrode for water electrolysis and manufacturing method thereof}Metal oxide electrode for tap water electrolysis and manufacturing method thereof

본 발명은 금속 산화물 전극 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수도수를 전기분해하여 살균제를 생성시킬 때에 사용되는 전극의 전기분해 성능 및 유해성을 개선하기 위한 금속 산화물 전극 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal oxide electrode and a method of manufacturing the same, and more particularly to a metal oxide electrode for improving the electrolytic performance and harmfulness of the electrode used when electrolyzing tap water to generate a sterilizing agent and a method for producing the same. It is about.

일반적으로, 가정의 위생이 중요시되면서 가정용 살균제의 관심이 대두되고, 인체에 무해한 살균소독의 요구가 증대되고 있다. 그러나, 기존의 처리방법인 약품을 이용한 살균소독은 인체에 유해성이 높고, 사용 및 취급에 주의가 필요하며, 사용 시 일정한 농도로 희석해서 사용해야 하는 단점이 있고, 살균력을 지속하기가 쉽지 않다. 이와 같은 기존 약품 살균소독 방법의 단점을 보완하고, 사용 및 취급이 용이하며, 인체에 무해한 전기화학적 산화, 환원 반응을 이용한 전기분해 살균소독제 생성 방법이 많이 적용되고 있다. 살균력이 우수한 차아염소산은 소금물 또는 수돗물을 전기분해 하여 얻을 수 있음은 널리 알려져 있다.In general, as the hygiene of the home is important, the attention of household fungicides has emerged, and the demand for disinfection and disinfection that is harmless to the human body is increasing. However, disinfection using chemicals, which is a conventional treatment method, has a high hazard to the human body, requires attention to use and handling, has a disadvantage of diluting to a constant concentration during use, and is not easy to maintain sterilization power. Complement the disadvantages of the conventional drug sterilization method, and easy to use and handle, electrolytic disinfectant disinfectant production method using an electrochemical oxidation, reduction reaction that is harmless to the human body has been applied. It is well known that hypochlorite with excellent sterilizing power can be obtained by electrolysis of brine or tap water.

전기분해 단위셀은 양극과 음극으로 구성되며, 양극과 음극 사이에 존재하는 염소이온에 직류 전류를 인가하면, 다음과 같은 전극 반응이 일어난다.The electrolysis unit cell is composed of a positive electrode and a negative electrode. When a direct current is applied to chlorine ions existing between the positive electrode and the negative electrode, the following electrode reactions occur.

양극 : Anode:

2H2O → O2↑+ 2H+2e- ……………… 반응식 1 2H 2 O → O 2 ↑ + 2H + + 2e - ... ... ... ... ... ... Scheme 1

2Cl- → Cl2+2e- ……………… 반응식 2 2Cl - → Cl 2 + 2e - ... ... ... ... ... ... Scheme 2

음극 :Cathode:

2H2O + 2e- → H2↑+2OH- ……………… 반응식 3 2H 2 O + 2e - → H 2 ↑ + 2OH - ... ... ... ... ... ... Scheme 3

용액 내에서의 반응Reaction in solution

Cl2 + H2O → HClO + H+ Cl- ……………… 반응식 4 Cl 2 + H 2 O → HClO + H + + Cl - ... ... ... ... ... ... Scheme 4

양극 표면에서는 물 또는 염소이온이 전자를 잃으면서 산소 가스(O2)와 염소 가스(Cl2)가 발생하며, 산소 가스(O2)와 염소가스(Cl2)의 생성 비율은 양극에 적용되는 전극 촉매에 의해 결정된다. 음극 표면에서는 물 분자가 전자를 받아 수소 가스(H2)가 생성된다. 양극에서 생성된 염소 가스는 용액 내에서 계속 물과 반응하여 차아염소산(HClO)이 생성된다. 전기분해에 의한 살균소독제 생성 방법은 용수 속에 포함되어 있는 전해질을 전압, 전류의 조작으로만 전기화학적으로 분해하여 비교적 간편하게 이용할 수 있는 장점이 있다.Oxygen gas (O 2 ) and chlorine gas (Cl 2 ) are generated as water or chlorine ions lose electrons at the anode surface, and the production rate of oxygen gas (O 2 ) and chlorine gas (Cl 2 ) is applied to the anode. Determined by the electrode catalyst. At the surface of the cathode, water molecules receive electrons to generate hydrogen gas (H 2 ). Chlorine gas produced at the anode continues to react with water in solution to produce hypochlorous acid (HClO). The method of generating a disinfectant disinfectant by electrolysis has the advantage of being relatively simple to use the electrolyte contained in the water by electrochemical decomposition only by the operation of voltage and current.

그러나, 전기분해는 상기 반응식에서 알 수 있듯이 전도성을 갖는 양극과 음극을 이용한 전극 표면 반응이 주가 되기 때문에 양극과 음극에 대한 적절한 전극의 선택이 중요하다. 양극에서는 물 또는 OH-의 산화에 의한 산소의 발생이 경쟁적으로 일어나며, 아주 산성용액이 아니면 산소 발생의 반응 전위가 염소 발생 반응보다 낮아서 염소 발생 반응이 열역학적으로 불안정한 반응이 된다. 그러므로 양극으로 쓰는 전극은 산소 발생에 대하여는 과전위가 크면서 염소 발생에 대해서는 과전위가 작은 것을 사용하여야 한다. 이러한 산소 과전압이 높은 양극 재료로는 Pt, Ru, Ir 등과 같은 백금 계열의 원소가 있지만 가격이 매우 비싸다는 단점을 갖는다.However, electrolysis is important as the electrode surface reaction using the positive electrode and the negative electrode having conductivity, as can be seen in the reaction scheme is important to select the appropriate electrode for the positive electrode and the negative electrode. At the positive electrode, the generation of oxygen by the oxidation of water or OH occurs competitively, and if it is not very acidic solution, the reaction potential of oxygen generation is lower than that of the chlorine generation reaction, making the chlorine generation reaction thermodynamically unstable. Therefore, the electrode used as the anode should use a large overpotential for oxygen generation and a small overpotential for chlorine generation. Such high oxygen overvoltage anode materials include platinum-based elements such as Pt, Ru, Ir, etc., but have a disadvantage of being very expensive.

따라서 백금 계열의 원소가 갖는 우수한 산소 과전압과 내구성을 지니면서 가격이 비교적 저렴한 전극의 개발이 요구되어 왔다. 백금계 원소의 대체 재료로 타이타늄(titanium), 지르코늄(zirconium), 탄탈륨(tantalum), 몰리브덴(molybdenum), 콜롬비윰(columbium), 텅스텐(tungsten) 등과 같은 금속을 이용한 양극 재료의 연구가 20세기 중반에 활발히 이루어졌다. 이런 금속들은 높은 전기 전도성과 산성 또는 알칼리 수용액 중에서 우수한 내구력을 갖지만 전기를 인가하였을 때 저항이 급격히 증가되는 문제점을 나타내었다. 이는 전극 표면에 산화막이 형성되기 때문이며, 산화막의 성장으로 인해 최종적으로는 전극으로서의 성능을 잃게 된다. 1950년대 초에 티타늄 표면에 형성된 TiO2의 산화막의 반도체적인 성질을 이용하여 이종 원소를 TiO2 격자 내에 주입시켜 전도도를 갖는 산화물 촉매 전극에 대한 연구가 시작되었으며, 다이아몬드 샘록 테크놀러지(Diamond ShamrockTechnology)사에 의해 RuO2에 TiO2를 혼입하여 만든 DSA(Dimensionally Stable Anode) 전극이 개발되어 상품화되면서 산화물 촉매 전극에 대한 본격적인 활용이 이루어졌다. 그러나 상기 DSA 전극은 양극에서 발생되는 산소에 의해 RuO2가 RuO4로 용출되어 촉매 활성을 잃고, 인체에 유해한 독성물질을 생성시키는 문제점을 나타내었다.Therefore, there has been a demand for the development of electrodes having a relatively low cost while having excellent oxygen overvoltage and durability of platinum-based elements. The study of anode materials using metals such as titanium, zirconium, tantalum, molybdenum, columbium, tungsten, etc. as substitutes for platinum-based elements was conducted in the mid-20th century. Was done vigorously. These metals have high electrical conductivity and excellent durability in an acidic or alkaline aqueous solution, but have exhibited a problem of rapidly increasing resistance when electricity is applied. This is because an oxide film is formed on the surface of the electrode, and eventually the performance as an electrode is lost due to the growth of the oxide film. In the early 1950s, research on the oxide catalyst electrode having conductivity by injecting heterogeneous elements into the TiO 2 lattice using the semiconducting properties of the oxide film of TiO 2 formed on the surface of titanium began. As a result, the DSA (Dimensionally Stable Anode) electrode made by incorporating TiO 2 into RuO 2 was developed and commercialized. However, the DSA electrode has a problem in that RuO 2 is eluted to RuO 4 by oxygen generated at the anode, thereby losing catalytic activity and generating toxic substances harmful to the human body.

이와 같은 문제점을 해소하기 위한 불용성 산화물 촉매 전극의 일반적인 제조 방법은 귀금속 원소를 제공하는 금속 염화물, 질화물, 수화물 등을 혼합하여 전극 표면에 브러싱 또는 도포하여 코팅층을 형성한 후 열분해하여 전극을 제조하는 방법으로 첨가 원소의 종류, 비율, 열처리 온도, 시간, 전극의 전처리 방법 등에 의해 활성이 달라진다.In order to solve such a problem, a general method of manufacturing an insoluble oxide catalyst electrode is a method of manufacturing an electrode by forming a coating layer by brushing or applying a metal chloride, nitride, hydrate, etc. providing a noble metal element on the surface of the electrode and forming a coating layer The activity varies depending on the type, ratio, heat treatment temperature, time of the added element, pretreatment method of the electrode, and the like.

대한민국 특허 제403235호에서 루테늄-이리듐-티타늄을 기본조성으로 하는 코팅액 제조와 기존의 기판 에칭법인 옥살릭산을 사용하지 않고 염산 에칭을 통한 전극의 전처리 방법을 제시하고 있다. 또한 대한민국 특허 출원번호 10-2000-7014261호에서는 H2PtCl6-RuCl4-SnCl4을 주성분으로 하는 코팅액 제조 및 코팅법에 대한 방법을 제시하고 있다.Korean Patent No. 403235 discloses a method of preparing a coating liquid based on ruthenium-iridium-titanium and an electrode pretreatment method through hydrochloric acid etching without using an existing substrate etching method, oxalic acid. In addition, Korean Patent Application No. 10-2000-7014261 discloses a method for preparing a coating solution and a coating method based on H 2 PtCl 6 -RuCl 4 -SnCl 4 .

그러나 이들 전극의 특징은 단지 백금족 원소를 이용한 전극과 비슷한 성질을 갖는 전극의 코팅 조성을 제공하나 기본적으로 인체에 유해한 Ru 화합물을 사용한다는 문제점을 갖는다.However, the characteristics of these electrodes provide a coating composition of the electrode having properties similar to those of electrodes using only platinum group elements, but basically have a problem of using Ru compounds, which are harmful to the human body.

본 발명은 수도수를 전기분해하여 살균제 생성시, 고효율 및 저전력으로 차아염소산의 발생이 가능하며, 인체에 무해한 살균제를 생성시키기 위한 금속 산화물 전극 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.The present invention provides a metal oxide electrode for producing hypochlorite with high efficiency and low power when electrolyzing tap water to generate a bactericide, and producing a bactericide that is harmless to a human body and a method of manufacturing the same.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전극 모재에 백금(Pt)화합물, 이리듐(Ir)화합물, 주석(Sn)화합물과 티타늄(Ti)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 중 선택된 적어도 1종을 유기용제에 혼합한 코팅액을 상기 전극 모재에 코팅 및 건조하여 1차로 열처리하는 과정을 여러 차례 반복한 후에 2차 열처리(최종열처리)하여 이루어진 코팅층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극 및 그 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is organic to at least one selected from platinum (Pt) compound, iridium (Ir) compound, tin (Sn) compound and titanium (Ti) compound, tantalum (Ta) compound in the electrode base material It provides a metal oxide electrode and a method of manufacturing the same, comprising a coating layer formed by coating and drying the coating solution mixed with a solvent on the electrode base material and repeating the first heat treatment several times, followed by a second heat treatment (final heat treatment). do.

본 발명은 고효율의 금속 산화물 전극의 제조 방법을 통하여 수도수를 전기분해하는 전극 재료로 사용이 가능하며, 고효율 및 저전력으로 차아염소산이 발생이 가능하며, 인체에 무해한 살균소독제를 생성하는 가정용 살균 분야에 많은 활용이 기대된다.The present invention can be used as an electrode material for electrolyzing tap water through a method of manufacturing a high-efficiency metal oxide electrode, hypochlorous acid can be generated with high efficiency and low power, and household sterilization field that produces a disinfectant that is harmless to the human body. Many applications are expected.

도 1은 본 발명의 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the process of the present invention.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.In order to achieve the above object, the present invention will be described in detail. 1 is a view schematically showing the process of the present invention.

본 발명은 전극 모재와; 백금(Pt)화합물, 이리듐(Ir)화합물, 주석(Sn)화합물과 티타늄(Ti)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 중 선택된 적어도 1종을 유기용제에 혼합한 코팅액을 상기 전극 모재에 도포 및 건조하여 1차 열처리하는 과정을 반복한 후에 2차 열처리(최종 열처리)하여 상기 전극 모재로부터 박리되지 않고 전기분해에 필요한 전기효율을 가진 두께를 가지는 코팅층; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 혼합 산화물 전극을 제공한다.The present invention is the electrode base material; Coating and drying a coating solution obtained by mixing at least one selected from a platinum (Pt) compound, an iridium (Ir) compound, a tin (Sn) compound, a titanium (Ti) compound, and a tantalum (Ta) compound in an organic solvent, A coating layer having a thickness having electrical efficiency necessary for electrolysis without peeling from the electrode base material by repeating the first heat treatment and then performing a second heat treatment (final heat treatment); It provides a metal mixed oxide electrode, characterized in that consisting of.

또한, 상기 전극 모재는 티타늄이며, 표면 조도를 형성하기 위해 에칭하는 것을 특징으로 하며, 상기 전극 모재의 표면 조도를 형성하기 위해 에칭액은 옥살릭산인 것을 특징으로 한다.In addition, the electrode base material is titanium, characterized in that the etching to form a surface roughness, the etching solution is characterized in that the oxalic acid to form a surface roughness of the electrode base material.

또한, 백금(Pt)화합물, 이리듐(Ir)화합물, 주석(Sn)화합물과 티타늄(Ti)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 중 선택된 적어도 1종은 염화물이고, 상기 유기용제는 이소프로필알콜인 것을 특징으로 하며, 상기 1차 열처리는 산화 분위기에서 300∼400℃ 온도에서 10∼30분 동안 이루어지고, 상기 2차 열처리(최종 열처리)는 산화 분위기에서 400∼500℃의 온도로 1∼3시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In addition, at least one selected from a platinum (Pt) compound, an iridium (Ir) compound, a tin (Sn) compound, a titanium (Ti) compound, and a tantalum (Ta) compound is a chloride, and the organic solvent is isopropyl alcohol. The first heat treatment is performed for 10 to 30 minutes at 300 to 400 ℃ temperature in an oxidizing atmosphere, the second heat treatment (final heat treatment) is performed for 1 to 3 hours at a temperature of 400 to 500 ℃ in an oxidizing atmosphere It is characterized by.

또한 본 발명은Also,

(1) 전극 모재를 준비하는 단계;(1) preparing an electrode base material;

(2) 상기 전극 모재에 표면 조도를 형성하기 위해 에칭하는 단계;(2) etching to form surface roughness on the electrode base material;

(3) 에칭액을 순수로 세척하는 단계;(3) washing the etchant with pure water;

(4) 백금(Pt)화합물, 이리듐(Ir)화합물, 주석(Sn)화합물과 티타늄(Ti)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 중 선택된 적어도 1종을 유기용제에 혼합한 코팅액을 얻는 단계;(4) obtaining a coating solution obtained by mixing at least one selected from a platinum (Pt) compound, an iridium (Ir) compound, a tin (Sn) compound, a titanium (Ti) compound, and a tantalum (Ta) compound in an organic solvent;

(5) 상기 코팅액을 이용하여 상기 전극 모재에 코팅층을 형성하기 위하여, (5) to form a coating layer on the electrode base material using the coating liquid,

(5-1) 상기 코팅액을 상기 전극 모재에 도포하여 건조시키는 단계;    (5-1) applying the coating solution to the electrode base material and drying it;

(5-2) 1차 열처리하는 단계;    (5-2) first heat treatment;

(5-3) 상기 (5-1), (5-2)단계를 10~15회 반복하여 코팅층이 상기 전극 모재로부터 박리되지 않고 전기분해에 필요한 전기효율을 가진 두께를 가지는 코팅층을 형성하는 단계;   (5-3) repeating steps (5-1) and (5-2) 10 to 15 times to form a coating layer having a thickness having an electrical efficiency required for electrolysis without the coating layer peeling from the electrode base material ;

(6) 2차열처리(최종 열처리)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극의 제조방법을 제공한다.
(6) Provided is a method for producing a metal oxide electrode, comprising the step of performing a second heat treatment (final heat treatment).

상기 전극 모재는 티타늄이며, 그 표면에 코팅 접착력이 증대되도록 미세 요철을 형성하기 위해 (2)단계의 에칭을 실시하고, 에칭액은 10% 옥살릭산으로 되어 있다.The electrode base material is titanium, and etching is carried out in step (2) to form fine unevenness so that coating adhesion is increased on the surface thereof, and the etching solution is 10% oxalic acid.

그리고, 백금(Pt)화합물, 이리듐(Ir)화합물, 주석(Sn)화합물과 티타늄(Ti)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 중 선택된 적어도 1종은 염화물이고, 상기 유기 용제는 이소프로필알콜이다.At least one selected from a platinum (Pt) compound, an iridium (Ir) compound, a tin (Sn) compound, a titanium (Ti) compound, and a tantalum (Ta) compound is a chloride, and the organic solvent is isopropyl alcohol.

상기 (5-2)단계의 열처리는 공기분위기에서 300~400℃ 온도에서 10∼30분 동안 이루어지며, 상기 (6)단계의 최종 열처리는 산화 분위기에서 400∼500℃의 온도로 1∼3시간 동안 이루어진다.The heat treatment of step (5-2) is carried out for 10 to 30 minutes at 300 ~ 400 ℃ temperature in an air atmosphere, the final heat treatment of (6) is 1 to 3 hours at a temperature of 400 ~ 500 ℃ in an oxidizing atmosphere While it takes place.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 전기 전도도가 뛰어난 이리듐, 백금, 주석, 망간, 티타늄, 탄탈륨 등을 미세 요철이 형성된 티타늄 전극 모재에 코팅함으로써 전기 분해 전극의 표면 전위를 낮추는 방법을 제시한다.The present invention made as described above provides a method of lowering the surface potential of the electrolytic electrode by coating iridium, platinum, tin, manganese, titanium, tantalum and the like having excellent electrical conductivity on a titanium electrode base material having fine unevenness.

상기 (5-2)단계의 열처리는 저온에서 건조된 코팅액과 전극 모재와의 결합력을 부여하기 위해 실시하는 것이며, (6)단계의 최종 열처리는 코팅된 산화물 입자들을 충분히 성장시켜 우수한 결합력과 표면 강도를 부여하기 위한 것이며, 이때 산소를 공급하여 산소 분위기로 해주는 것이 좋다.The heat treatment of step (5-2) is performed to give a bonding force between the coating liquid and the electrode base material dried at a low temperature, the final heat treatment of step (6) is enough to grow the coated oxide particles to excellent bond strength and surface strength It is intended to give, in this case it is good to supply oxygen to the oxygen atmosphere.

상기 (5-3)단계에서 (5-1), (5-2)단계를 10~15회 반복하는 이유는 코팅횟수가 적을 경우 코팅층의 형성이 충분히 발달되지 않아 전기 분해시 코팅 전극 모재로 사용된 티타늄 전극 모재로부터 코팅층이 박리될 수 있으며, 코팅횟수가 너무 많을 경우 산화물층의 과도한 성장으로 인하여 전기 전도도가 낮아져 높은 전압이 요구되는 문제점이 있기 때문이다.The reason for repeating steps (5-1) and (5-2) in step (5-3) is 10 to 15 times, when the number of coatings is small, the formation of the coating layer is not sufficiently developed, and thus used as a coating electrode base material during electrolysis. The coating layer may be peeled from the titanium electrode base material, and if the number of coating is too high, the electrical conductivity is lowered due to excessive growth of the oxide layer, and thus a high voltage is required.

즉, 1회 코팅 두께가 충분히 두껍다면 적은 횟수로 코팅해도 되며, 코팅층의 두께가 너무 두꺼워 전기 전도도가 낮아지면 전기분해에 필요한 전기효율의 확보가 어려우므로 코팅층이 박리되지 않으면서 원활한 전기 분해를 할 수 있는 정도의 두께를 확보해야 한다.That is, if the coating thickness is thick enough, coating may be done a small number of times. If the thickness of the coating layer is too thick, and the electrical conductivity is low, it is difficult to secure the electrical efficiency required for the electrolysis. It should be as thick as possible.

그리고, 티타늄을 전극 모재로 선택하고, 코팅 소재로써 백금, 이리듐, 주석, 망간, 티타늄, 탄탈륨 등을 선택한 이유는 다음과 같다. 즉, 티타늄 전극 모재의 경우 내산성 및 내화학성을 갖고 비교적 높은 융점(1668℃)을 가지므로 열분해에 의한 전극 코팅 및 열처리 시 온도 변화에 의해 열화되지 않는 장점을 갖기 때문이다. Then, titanium is selected as an electrode base material, and platinum, iridium, tin, manganese, titanium, tantalum, and the like are selected as coating materials as follows. That is, since the titanium electrode base material has an acid resistance and chemical resistance and has a relatively high melting point (1668 ° C.), the titanium electrode base material does not deteriorate due to temperature change during electrode coating and heat treatment by pyrolysis.

그런데, 이러한 티타늄을 직접 양극 재료로 이용하면 전류 인가에 의해 티타늄 표면이 아노다이징되면서 금속 티타늄의 산화막인 이산화티탄(TiO2) 층이 형성되어 전류가 흐르지 않는다. 따라서 산화막인 이산화티탄의 결정 격자에 이종 원소를 주입하여 전기 전도도를 높이기 위해 이리듐, 백금, 주석, 망간, 티타늄, 탄탈륨 등과 같은 원소를 첨가한 것이며, 또한, 인체에 유해한 RuO4를 생성시키지 않기 위해 Ru 화합물을 첨가하지 않았다.However, when titanium is used directly as an anode material, the titanium surface is anodized by application of current, and a titanium dioxide (TiO 2 ) layer, which is an oxide film of metal titanium, is formed so that no current flows. Therefore, by injecting the hetero atoms in the crystal lattice of the titanium dioxide oxide will the addition of elements such as iridium, platinum, tin, manganese, titanium, tantalum to increase the electrical conductivity, and, in order not to produce a harmful RuO 4 to the human body No Ru compound was added.

상기한 바와 같이, 본 발명의 특정 공정을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명에 예로 기술 및 도시한 공정에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.As described above, the specific process of the present invention has been described as an example, but the present invention is not limited to the process described and illustrated by way of example, and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be made by those who possess.

Claims (10)

전극 모재와;
백금(Pt)화합물, 이리듐(Ir)화합물, 주석(Sn)화합물과 티타늄(Ti)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 중 선택된 적어도 1종을 유기용제에 혼합한 코팅액을 상기 전극 모재에 도포 및 건조하여 1차 열처리하는 과정을 반복한 후에 2차 열처리(최종 열처리)하여 상기 전극 모재로부터 박리되지 않고 전기분해에 필요한 전기효율을 가진 두께를 가지는 코팅층; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 혼합 산화물 전극.
An electrode base material;
Coating and drying a coating solution obtained by mixing at least one selected from a platinum (Pt) compound, an iridium (Ir) compound, a tin (Sn) compound, a titanium (Ti) compound, and a tantalum (Ta) compound in an organic solvent, A coating layer having a thickness having electrical efficiency necessary for electrolysis without peeling from the electrode base material by repeating the first heat treatment and then performing a second heat treatment (final heat treatment); A metal mixed oxide electrode, characterized in that consisting of.
제 1항에 있어서, 상기 전극 모재는 티타늄이며, 표면 조도를 형성하기 위해 에칭하는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극.The metal oxide electrode as claimed in claim 1, wherein the electrode base material is titanium and is etched to form a surface roughness. 제 1항에 있어서, 상기 전극 모재의 표면 조도를 형성하기 위해 에칭액은 옥살릭산인 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극.The metal oxide electrode according to claim 1, wherein the etching solution is oxalic acid to form the surface roughness of the electrode base material. 제 1항에 있어서, 백금(Pt)화합물, 이리듐(Ir)화합물, 주석(Sn)화합물과 티타늄(Ti)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 중 선택된 적어도 1종은 염화물이고, 상기 유기용제는 이소프로필알콜인 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극.The method of claim 1, wherein at least one selected from a platinum (Pt) compound, an iridium (Ir) compound, a tin (Sn) compound, a titanium (Ti) compound, and a tantalum (Ta) compound is a chloride, and the organic solvent is isopropyl. Metal oxide electrode, characterized in that the alcohol. 제 1항에 있어서, 상기 1차 열처리는 산화 분위기에서 300∼400℃ 온도에서 10∼30분 동안 이루어지고, 상기 2차 열처리(최종 열처리)는 산화 분위기에서 400∼500℃의 온도로 1∼3시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극.The method of claim 1, wherein the first heat treatment is performed for 10 to 30 minutes at 300 to 400 ℃ temperature in an oxidizing atmosphere, the second heat treatment (final heat treatment) at a temperature of 400 to 500 ℃ in an oxidizing atmosphere 1 to 3 Metal oxide electrode, characterized in that made for a time. (1) 전극 모재를 준비하는 단계
(2) 상기 전극 모재에 표면 조도를 형성하기 위해 에칭하는 단계
(3) 에칭액을 순수로 세척하는 단계
(4) 백금(Pt)화합물, 이리듐(Ir)화합물, 주석(Sn)화합물과 티타늄(Ti)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 중 선택된 적어도 1종을 유기용제에 혼합한 코팅액을 얻는 단계
(5) 상기 코팅액을 이용하여 상기 전극 모재에 코팅층을 형성하기 위하여,
(5-1) 상기 코팅액을 상기 전극 모재에 도포하여 건조시키는 단계
(5-2) 1차 열처리하는 단계
(5-3) 상기 (5-1), (5-2)단계를 10~15회 반복하여 코팅층이 상기 전극 모재로부터 박리되지 않고 전기분해에 필요한 전기효율을 가진 두께를 가지는 코팅층을 형성하는 단계
(6) 2차열처리(최종 열처리)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극 제조방법.
(1) preparing the electrode base material
(2) etching to form surface roughness on the electrode base material
(3) washing the etchant with pure water
(4) obtaining a coating solution obtained by mixing at least one selected from a platinum (Pt) compound, an iridium (Ir) compound, a tin (Sn) compound, a titanium (Ti) compound, and a tantalum (Ta) compound in an organic solvent;
(5) to form a coating layer on the electrode base material using the coating liquid,
(5-1) applying the coating solution to the electrode base material and drying
(5-2) first heat treatment step
(5-3) repeating steps (5-1) and (5-2) 10 to 15 times to form a coating layer having a thickness having an electrical efficiency required for electrolysis without the coating layer peeling from the electrode base material
(6) A method for producing a metal oxide electrode, comprising the step of performing a second heat treatment (final heat treatment).
제 6항에 있어서, 상기 전극 모재는 티타늄인 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극 제조방법.The method of claim 6, wherein the electrode base material is titanium. 제 6항에 있어서, 상기 (2)단계에서 사용하는 에칭액은 옥살릭산인 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극 제조방법.The method of claim 6, wherein the etching solution used in the step (2) is oxalic acid. 제 6항에 있어서, 상기 (4)단계에서 백금(Pt)화합물, 이리듐(Ir)화합물, 주석(Sn)화합물과 티타늄(Ti)화합물, 탄탈륨(Ta)화합물 중 선택된 적어도 1종은 염화물이고, 상기 유기용제는 이소프로필알콜인 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극의 제조방법.The method of claim 6, wherein in step (4), at least one selected from a platinum (Pt) compound, an iridium (Ir) compound, a tin (Sn) compound, a titanium (Ti) compound, and a tantalum (Ta) compound is a chloride, The organic solvent is a method for producing a metal oxide electrode, characterized in that the isopropyl alcohol. 제 6항에 있어서, 상기 (5-2)단계에서 1차 열처리는 산화 분위기에서 300∼400℃ 온도에서 10∼30분 동안 이루어지고, 상기 (6)단계에서 2차 열처리(최종 열처리)는 산화 분위기에서 400∼500℃의 온도로 1∼3시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 전극 제조방법.The method of claim 6, wherein the first heat treatment in the step (5-2) is carried out for 10 to 30 minutes at 300 ~ 400 ℃ temperature in an oxidizing atmosphere, the second heat treatment (final heat treatment) in the step (6) Method for producing a metal oxide electrode, characterized in that made for 1 to 3 hours at a temperature of 400 ~ 500 ℃ in the atmosphere.
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Cited By (6)

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