本发明涉及一种次氯酸钠发生器电极，具体涉及一种内层活性涂液及其制备方法。
背景技术：
随着地球上水资源的不断被污染和水资源的不断缺乏，消毒水处理显得越来越重要，现场制备次氯酸钠与其他消毒技术相比，优势明显，但目前市场上的次氯酸钠发生器电极使用寿命短，设备在运行1-2年左右就出现电极失效的情况，从而不得不停止运行更换电极，因此，电极失效不仅增加了设备的成本，而且耽误了次氯酸钠发生器的正常运行，造成巨大的经济损失。电极失效的根本原因是电极在电解过程中析氧电位过低、析氧速度过快，产生的氧容易透过涂层与钛基体反应生成不导电的tio2，从而使得基体钝化、电极失效。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够促使次氯酸钠发生器电极析氧电位高、析氧速率小、电极使用寿命长的内层活性涂液。
本发明的另一目的在于提供一种内层活性涂液的制备方法，该制备方法步骤简单、容易操作，便于大规模工业化生产。
实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种内层活性涂液，包括溶剂、溶质和稳定剂，所述溶剂由正丁醇、异丙醇组成，所述溶质由三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯和析氧抑制剂组成；所述内层活性涂液中的金属离子浓度为0.3-0.4mol/l，溶剂与稳定剂体积比为10:1。
优选地，所述溶剂中正丁醇、异丙醇的质量比为2:1。
优选地，所述稳定剂为浓盐酸。
优选地，所述析氧抑制剂由含锑化合物、含铬化合物、含铈化合物、含钴化合物、含铁化合物中的两种或两种以上组成。
优选地，所述内层活性涂液中，按金属离子摩尔百分比计，钌离子所占溶液中的金属离子比例为16-23mol％，铱离子所占溶液中金属离子比例为9-15mol％，钛离子所占溶液中金属离子比例为61-74mol％，析氧抑制剂所占溶液中金属离子比例为2-4mol％。
优选地，所述内层活性涂液中，按金属离子摩尔百分比计，钌离子所占溶液中的金属离子比例为21mol％，铱离子所占溶液中金属离子比例为12mol％，钛离子所占溶液中金属离子比例为66mol％，析氧抑制剂所占溶液中金属离子比例为4mol％。
优选地，所述析氧抑制剂由含锑化合物、含铈化合物、含铁化合物组成，析氧抑制剂中，锑离子、铈离子、铁离子的摩尔比为23:9:8。
本发明还提供一种内层活性涂液的制备方法，包括以下步骤：
1)准备溶剂、溶质和稳定剂所需原料，按配比分别配制溶剂、溶质备用；
2)将溶质依次加入溶剂中，充分溶解后，再将稳定剂倒入，混合均匀，即可。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供一种内层活性涂液，该内层活性涂液主要由溶剂、溶质和稳定剂构成，将该内层活性涂液引入到次氯酸钠发生器电极中，能够显著提高次氯酸钠发生器电极的析氧电位、析氧速率和使用寿命；
2、本发明的溶质中的析氧抑制剂由含锑化合物、含铬化合物、含铈化合物、含钴化合物、含铁化合物中的两种或两种以上组成；电极在电解过程中氧气的析出主要是因为电极涂层中金属氧化物晶格中含有大量的氧空位，与电解水产生的oh-离子结合生成氧气，由于sb5+、cr6+价态比电极涂层中ru4+、ir4+价态高，当ruo2晶格或iro2晶格中的两个ru4+或ir4+取代时，为了保持电荷平衡，一个氧空位被消除，因此，电极的析氧能力变弱；将ce3+/ce4+、co2+/co3+、fe2+/fe3+等变价金属掺杂到电极材料中，能够减少电解过程中氧气的析出。ce作为催化助剂最重要的性能之一就是储氧功能，这一性能得益于ce3+/ce4+这一氧化还原对的转化过程，该过程会伴随氧化物晶体的氧空位变化，该氧空位的变化会吸附电解水产生的oh-中的活性氧，从而限制了氧气的析出；因此，本发明的电极析氧抑制剂能够显著提高次氯酸钠电极的析氧电位、降低析氧速率，提高电极使用寿命；
3、本发明的内层活性涂液的制备方法，该制备方法步骤简单、容易操作，便于大规模工业化生产。
附图说明
图1为实施例1的内层活性涂液引入到次氯酸钠发生器电极的扫描电子显微结构图。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
一种内层活性涂液，包括溶剂、溶质和稳定剂，所述溶剂由正丁醇、异丙醇组成，溶剂中正丁醇、异丙醇的质量比为2:1，所述溶质由三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯和析氧抑制剂组成，析氧抑制剂由含锑化合物、含铬化合物、含铈化合物、含钴化合物、含铁化合物中的两种或两种以上组成，稳定剂为浓盐酸；所述内层活性涂液中的金属离子浓度为0.3-0.4mol/l，溶剂与稳定剂体积比为10:1。
含锑化合物为五氯化锑、五氟化锑、锑酸钠中的一种或两种以上。
含铬化合物为硝酸铬、硫酸铬、铬酸钠中的一种或两种以上。
含铈化合物为氯化铈、硝酸铈、硫酸铈、碳酸铈中的一种或两种以上。
含钴化合物为硝酸钴、硫酸钴、氯化钴、碳酸钴中的一种或两种以上。
含铁化合物为硝酸亚铁、硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种或两种以上。
内层活性涂液中，按金属离子摩尔百分比计，钌离子所占溶液中的金属离子比例为16-23mol％，铱离子所占溶液中金属离子比例为9-15mol％，钛离子所占溶液中金属离子比例为61-74mol％，析氧抑制剂所占溶液中金属离子比例为2-4mol％。
一种内层活性涂液的制备方法，包括以下步骤：
1)准备溶剂、溶质和稳定剂所需原料，按配比分别配制溶剂、溶质备用；
2)将溶质依次加入溶剂中，充分溶解后，再将稳定剂倒入，混合均匀，即可。
实施例1
一种内层活性涂液，包括溶剂、溶质和稳定剂，溶剂由正丁醇、异丙醇组成，溶剂中正丁醇、异丙醇的质量比为2:1，稳定剂为浓盐酸，溶质由三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯和析氧抑制剂组成，析氧抑制剂由五氯化锑、硝酸铈组成；内层活性涂液中的金属离子浓度为0.32mol/l，溶剂与稳定剂体积比为10:1。
内层活性涂液中，按金属离子摩尔百分比计，钌离子所占溶液中的金属离子比例为17mol％，铱离子所占溶液中金属离子比例为9mol％，钛离子所占溶液中金属离子比例为72mol％，析氧抑制剂所占溶液中金属离子比例为3mol％，各离子摩尔百分含量，锑离子为2.5mol％，铈离子为0.5mol％。
实施例2
一种内层活性涂液，包括溶剂、溶质和稳定剂，溶剂由正丁醇、异丙醇组成，溶剂中正丁醇、异丙醇的质量比为2:1，稳定剂为浓盐酸，溶质由三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯和析氧抑制剂组成，析氧抑制剂由硫酸铬、碳酸钴组成；内层活性涂液中的金属离子浓度为0.34mol/l，溶剂与稳定剂体积比为10:1。
内层活性涂液中，按金属离子摩尔百分比计，钌离子所占溶液中的金属离子比例为19mol％，铱离子所占溶液中金属离子比例为11mol％，钛离子所占溶液中金属离子比例为68mol％，析氧抑制剂所占溶液中金属离子比例为3mol％，各离子摩尔百分含量，锑离子为2.2mol％，钴离子为0.8mol％。
实施例3
一种内层活性涂液，包括溶剂、溶质和稳定剂，溶剂由正丁醇、异丙醇组成，溶剂中正丁醇、异丙醇的质量比为2:1，稳定剂为浓盐酸，溶质由三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯和析氧抑制剂组成，析氧抑制剂由锑酸钠、硫酸铬、氯化铈组成；内层活性涂液中的金属离子浓度为0.36mol/l，溶剂与稳定剂体积比为10:1。
内层活性涂液中，按金属离子摩尔百分比计，钌离子所占溶液中的金属离子比例为21mol％，铱离子所占溶液中金属离子比例为12mol％，钛离子所占溶液中金属离子比例为66mol％，析氧抑制剂所占溶液中金属离子比例为4mol％，各离子摩尔百分含量，锑离子为2.1mol％，铬离子为1.3mol％，铈离子为0.6mol％。
实施例4
一种内层活性涂液，包括溶剂、溶质和稳定剂，所述溶剂由正丁醇、异丙醇组成，溶剂中正丁醇、异丙醇的质量比为2:1，稳定剂为浓盐酸，所述溶质由三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯和析氧抑制剂组成，析氧抑制剂由五氟化锑、氯化铈、硫酸亚铁组成；内层活性涂液中的金属离子浓度为0.38mol/l，溶剂与稳定剂体积比为10:1。
内层活性涂液中，按金属离子摩尔百分比计，钌离子所占溶液中的金属离子比例为21mol％，铱离子所占溶液中金属离子比例为12mol％，钛离子所占溶液中金属离子比例为66mol％，析氧抑制剂所占溶液中金属离子比例为4mol％，各离子摩尔百分含量，锑离子为2.3mol％，铈离子为0.9mol％，铁离子为0.8mol％。
实验例：
将实施例1-4的内层活性涂液引入到次氯酸钠发生器电极中，测试次氯酸钠发生器电极的析氧电位、电位差、强化寿命的影响。
实验步骤如下：
(1)采用钛含量99.9％、厚度为1mm的钛板作为基体，将钛板喷砂打磨去除氧化层之后，置于浓度为10％的naoh溶液中震荡30min，然后用浓度为20％的草酸溶液对钛板进行蚀刻2h，清洗后置于乙醇溶液中待用；
(2)内层活性涂液配制：以正丁醇：异丙醇＝2：1的混合溶液作为溶剂，以三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯、析氧抑制剂为溶质，以浓盐酸作为稳定剂，配置成内层活性涂液；其中，内层活性涂液为实施例1-4的内层活性涂液；
(3)将配置的内层活性涂液涂敷在经过预处理的钛基体上，放入恒温干燥箱中150℃干燥15min后，放入马弗炉中450℃空气气氛中烧结10min后取出冷却至室温，重复涂覆20次；最后将涂覆好的试样在450℃下烧结60min，随炉冷却至室温；
(4)测试析氧电位、电位差、强化寿命。
对比例
另外，为了验证本发明的内层活性涂液的性能，还设置对比例，对比例步骤如下：
(1)采用钛含量99.9％、厚度为1mm的钛板作为基体，将钛板喷砂打磨去除氧化层之后，置于浓度为10％的naoh溶液中震荡30min，然后用浓度为20％的草酸溶液对钛板进行蚀刻2h，清洗后置于乙醇溶液中待用；
(2)内层活性涂液配制：以正丁醇：异丙醇＝2：1的混合溶液作为溶剂，以三氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯为溶质，以浓盐酸作为稳定剂，配置成活性涂层溶液；
(3)将配置的内层活性涂液涂敷在经过预处理的钛基体上，放入恒温干燥箱中150℃干燥15min后，放入马弗炉中450℃空气气氛中烧结10min后取出冷却至室温，重复涂覆20次；最后将涂覆好的试样在450℃下烧结60min，随炉冷却至室温；
(4)测试析氧电位、电位差、强化寿命。
测试结果如表1所示：
表1各电极测量效果对比
由表1可见，对比例与实施例1-4相比，对比例的电极的析氧电位、电位差、强化寿命均小于实施例1-4的电极，由此可见，本发明的内层活性涂液引入到次氯酸钠发生器电极中，能够显著促进次氯酸钠发生器的析氧电位、电位差、强化寿命；实施例1-4中，实施例4为最优实施例。
参照图1，由实施例1的内层活性涂液引入到的次氯酸钠发生器电极的扫描电子显微结构图可以看出，电极涂层均匀致密，裂纹很少，因此涂层的析氧活性点很少，而且氧气很难渗透进去使得电极失效，从而使得电极析氧速率降低，电极使用寿命延长。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。