一種電極塗層及其製備方法

2023-05-29 19:29:56 2

專利名稱：一種電極塗層及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種電極，具體地說是電極塗層及其製備方法。
背景技術：
以金屬鈦或者其他閥型金屬為基材，以具有電催化性能的混合金屬氧化物(一般為貴金屬與其他普通金屬氧化物的混合物)為塗層的電極，在多種電化學領域諸如電解、 電鍍、氯鹼、有機電合成等行業大量被應用是眾所周知的。這種塗層陽極一般使用傳統的熱分解法，將含有催化性能金屬物質的溶液，一層一層的塗刷在經過一定前處理的純鈦板上。 通過這種方法，獲得的塗層與基體間的結合非冶金結合。通過掃描電鏡的觀察，塗層呈不規則龜裂狀開裂，塗層孔隙率較高。電極在使用過程中，會產生大量的氣體，在某些情況下，比如氯鹼或次氯酸鹽行業中，為生產的目標產物或某個流程的目標產物；但在大部分的行業中，只是作為副反應存在，比如電鍍過程中陽極生成的氧氣或者氯氣。這種激烈的析氣反應對於塗層的壽命產生了不良的影響，主要原因是這些氣體在從龜裂紋中析出時，在塗層表面的形成的氣泡的猛烈衝刷的機械作用，尤其是在電流密度較高的環境中，這種強烈的析氣反應可能會導致原本就存在大量龜裂的塗層更容易出現剝落等現象，從而降低了陽極的壽命。在常規的腐蝕環境下，含有貴金屬的催化塗層的耐腐蝕性能表現異常優異，即使是在大部分的腐蝕環境較惡劣電解或電鍍環境下工作，也具有良好的優越性。而由於電化學工業的發展，在某些領域環境越來越苛刻，比如電子工業的薄銅箔領域，又或者鋼板鍍鋅行業，由於生產的需要，陽極電流密度明顯加大。在這種環境下，氧氣析出反應尤為劇烈，加上工作溫度又高，常規的貴金屬電極會出現壽命明顯下降的現象。

發明內容
針對上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種高粘附性耐久性的電極塗層及其製備方法，該電極塗層可以改善塗層本身與基材的粘附性，使塗層表面的龜裂紋數目明顯減少，緻密性提高，從而延長了電極的使用壽命。為了實現上述目的，本發明所提供的技術方案為一種高粘附性耐久性的電極塗層，該電極塗層在銥鉭塗層中添加有配位化合物，其中配位體為烷基、氨基和硝基中的一種、兩種或三種的組合，配位元素為鉬Mo、錫Sn、鉬Pt、鈷Co、錳Mn、鈦Ti中的一種。一種高粘附性耐久性的電極塗層的製備方法，包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭塗液，並按照金屬銥鉭上料總量(0. 8 l)g/次添加稀釋劑；步驟2、根據配位化合物中配位元素與銥重量比為(5 95) (15 85)，向步驟 1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分後靜置1 2小時，塗液製備完畢；步驟3、將鈦基材使用除油劑除油後，在重量分數為10 15%的草酸溶液或者體積分數為50%的鹽酸溶液中浸煮1 3小時，然後使用去離子水或蒸餾水清洗，之後再用無水酒精衝洗，在空氣中乾燥備用；
步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的塗液塗刷，塗刷完成後在100 150°C下烘乾10 15分鐘，然後在450 500°C下煅燒12 20分鐘，反覆操作多次，使塗液塗敷完；步驟5、最後在450 500°C下煅燒1 1. 5小時，獲得塗層。有益效果本發明產品使用了含有該元素有機配合物獲得的塗層，可以極好的耐酸、耐大量氣體的衝刷、耐高電流密度的衝擊、與基體有良好的粘結性；延長了電極的使用壽命；方法操作簡單，不需要複雜的基材前處理技術，不需要複雜的中間層等。


圖1為本發明各實施例1的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖2為本發明各實施例2的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖3為本發明各實施例3的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖4為本發明各實施例4的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖5為本發明各實施例5的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖6為本發明各實施例6的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖7為比較實例的掃描電鏡圖(父2000倍)。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。實施例一一種高粘附性耐久性的電極塗層，該電極塗層在銥鉭塗層中添加有配位化合物，其中配位體為氨基，配位元素為鉬Mo。其製備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭塗液，並按照金屬銥鉭上料總量0. Sg/次添加稀釋劑正丁醇；步驟2、按照配位化合物中配位元素鉬與銥重量比10 90，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分後靜置1小時，塗液製備完畢；步驟3、將鈦基材使用熱洗衣粉溶液除油後，在重量分數為10%的草酸溶液中浸煮3小時，然後使用去離子水清洗，之後再用無水酒精衝洗，在空氣中乾燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的塗液塗刷，塗刷完成後在100°C下烘乾15分鐘，然後在50(TC下煅燒12分鐘，反覆操作多次，使塗液塗敷完；步驟5、最後在500°C下煅燒1小時，獲得塗層。實施例二一種高粘附性耐久性的電極塗層，該電極塗層在銥鉭塗層中添加有配位化合物，其中配位體為烷基，配位元素為錫Sn。其製備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭塗液，並按照金屬銥鉭上料總量Ig/次添加稀釋劑正丁醇；步驟2、按照配位化合物中配位元素錫與銥重量比5 95向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分後靜置1. 5小時，塗液製備完畢；步驟3、將鈦基材使用化學試劑丙酮除油後，在體積分數為50%的鹽酸溶液浸煮1小時，之後使用蒸餾水清洗，然後再用無水酒精衝洗，在空氣中乾燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的塗液塗刷，塗刷完成後在110°C下烘乾13分鐘，然後在450°C下煅燒15分鐘，重複操作多次，至塗液塗敷完；步驟5、最後在450°C下煅燒1小時，獲得塗層。實施例三一種高粘附性耐久性的電極塗層，該電極塗層在銥鉭塗層中添加有配位化合物，其中配位體為氨基、硝基的組合，配位元素為鉬Pt。其製備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭塗液，並按照金屬銥鉭上料總量0. Sg/次添加稀釋劑正丁醇；步驟2、根據配位化合物中配位元素鉬與銥重量比為8 92，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分後靜置2小時，塗液製備完畢；步驟3、將鈦基材使用化學試劑丙酮除油後，在重量分數為13%的草酸溶液中浸煮1. 5小時，然後使用去離子水清洗，之後再用無水酒精衝洗，待空氣中乾燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的塗液塗刷，塗刷完成後在120°C下烘乾15分鐘，然後在475°C下煅燒20分鐘，反覆操作多次，使塗液塗敷完；步驟5、最後在480 0C下煅燒1小時，獲得塗層。實施例四一種高粘附性耐久性的電極塗層，該電極塗層在銥鉭塗層中添加有配位化合物，其中配位體為氨基、硝基的組合，配位元素為鈷Co。其製備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭塗液，並按照金屬銥鉭上料總量0. Sg/次添加稀釋劑無水乙醇；步驟2、根據配位化合物中配位元素鈷與銥重量比為15 85，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分後靜置1小時，塗液製備完畢；步驟3、將鈦基材使用化學試劑丙酮除油後，在重量分數為14%的草酸溶液中浸煮1小時，然後使用去離子水清洗，之後再用無水酒精衝洗，待空氣中乾燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的塗液塗刷，塗刷完成後在130°C下烘乾10分鐘，然後在480°C下煅燒15分鐘，反覆操作多次，使塗液塗敷完；步驟5、最後在480°C下煅燒1小時，獲得塗層。實施例五一種高粘附性耐久性的電極塗層，該電極塗層在銥鉭塗層中添加有配位化合物，其中配位體為氨基、烷基和硝基的組合，配位元素為錳Mn。其製備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭塗液，並按照金屬銥鉭上料總量0. 9g/次添加稀釋劑無水乙醇；步驟2、根據配位化合物中配位元素錳與銥重量比為10 90，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分後靜置2小時，塗液製備完畢；步驟3、將鈦基材使用熱洗衣粉溶液除油後，在重量分數為15%的草酸溶液中浸煮1小時，然後進行去離子水衝洗，之後再用無水酒精衝洗，待空氣中乾燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的塗液塗刷，塗刷完成後在140°C下烘乾10分鐘，然後在450°C下煅燒20分鐘，反覆操作多次，使塗液塗敷完；
步驟5、最後在480°C下煅燒1. 5小時，獲得塗層。實施例六一種高粘附性耐久性的電極塗層，該電極塗層在銥鉭塗層中添加有配位化合物，其中配位體為硝基，配位元素為鈦Ti。其製備方法，包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭塗液，並按照金屬銥鉭上料總量Ig/次添加稀釋劑無水乙醇；步驟2、根據配位化合物中配位元素鈦與銥重量比為10 90，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分後靜置2小時，塗液製備完畢；步驟3、將鈦基材使用化學試劑丙酮除油後，在體積分數為50%的鹽酸溶液中浸煮1. 5小時，然後進行去離子水清洗，之後再用無水酒精衝洗，乾燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的塗液塗刷，塗刷完成後在150°C下烘乾15分鐘，然後在450°C下煅燒20分鐘，反覆操作多次，使塗液塗敷完；步驟5、最後在450°C下煅燒1. 5小時，獲得塗層。比較實例一種常規電極塗層，該電極塗層為普通的銥鉭塗層。其製備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭塗液，並按照金屬銥鉭上料總量Ig/次添加稀釋劑乙醇，塗液製備完畢待用；步驟2、將鈦基材使用除油劑除油後，在重量分數為15%的草酸溶液中浸煮1小時，然後進行去離子水衝洗，之後再用無水酒精衝洗，乾燥備用；步驟3、將處理好的鈦基材用配置好的塗液塗刷，塗刷完成後在150°C下烘乾12分鐘，然後在500°C下煅燒10分鐘，反覆操作多次，使塗液塗敷完；步驟4、最後在500°C下煅燒1小時，獲得塗層。將實施例1-6與比較實例獲得的塗層電極切割成尺寸為lcm*lcm的試樣，作為析氧陽極進行加速壽命測試，在濃度為lmol/L的硫酸溶液中進行40kA/m2的大電流的衝擊， 以超過起始電壓8V作為測試終點，測試結果見表1。表1各實施例以及比較實例電極試樣加速壽命數據
權利要求
1.一種高粘附性耐久性的電極塗層，其特徵在於在銥鉭塗層中添加有配位化合物， 其中配位體為烷基、氨基和硝基中的一種、兩種或三種的組合，配位元素為鉬Mo、錫Sn、鉬 Pt、鈷Co、錳Mn、鈦Ti中的一種。
2.一種高粘附性耐久性的電極塗層的製備方法，其特徵在於包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭塗液， 並按照金屬銥鉭上料總量(0. 8 l)g/次添加稀釋劑；步驟2、根據配位化合物中配位元素與銥重量比為(5 95) (15 85)，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分後靜置1 2小時，塗液製備完畢；步驟3、將鈦基材使用除油劑除油後，在重量分數為10 15%的草酸溶液或者體積分數為50%的鹽酸溶液中浸煮1 3小時，然後使用去離子水或蒸餾水清洗，之後再用無水酒精衝洗，在空氣中乾燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的塗液塗刷，塗刷完成後在100 150°C下烘乾 10 15分鐘，然後在450 500°C下煅燒12 20分鐘，反覆操作多次，使塗液塗敷完； 步驟5、最後在450 500°C下煅燒1 1. 5小時，獲得塗層。
3.根據權利要求2所述一種高粘附性耐久性的電極塗層的製備方法，其特徵在於所述步驟1中稀釋劑為無水乙醇或正丁醇。
4.根據權利要求2所述一種高粘附性耐久性的電極塗層的製備方法，其特徵在於所述步驟3中除油劑為熱洗衣粉溶液或化學試劑丙酮。
全文摘要
本發明公開了一種高粘附性耐久性的電極塗層及其製備方法，該電極塗層在銥鉭塗層中添加有配位化合物，其中配位體為烷基、氨基和硝基中的一種、兩種或三種的組合，配位元素為鉬Mo、錫Sn、鉑Pt、鈷Co、錳Mn、鈦Ti中的一種。本發明產品使用了含有該元素有機配合物獲得的塗層，可以極好的耐酸、耐大量氣體的衝刷、耐高電流密度的衝擊、與基體有良好的粘結性；延長了電極的使用壽命；方法操作簡單，不需要複雜的基材前處理技術，不需要複雜的中間層等。
文檔編號C25B11/08GK102168283SQ201110087919
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者於飛, 呂雪穎, 王浩冰, 賁聖蘭, 馬步洋 申請人:江蘇美特林科特殊合金有限公司