被钝化，常规金属也可以作为该骨架，这是由于 导电聚合物具有非常致密的结构特点，能够将其包裹住，免遭电解液的腐蚀及电化学腐蚀； (7) 本发明所涉及的电极，其电极的反应选择性高，这是因为电催化活性层中嵌入的金属氧 化物颗粒可以根据应用领域对性能要求而任意搭配。这一点传统钛阳极无法办到的，传统 钛阳极尽管能实现将多种氧化物同时涂覆在钛基体表面，但由于不同金属氧化物的形成温 度，晶型结构的不同，可能导致涂层疏松，与钛基材结合力差等问题，导致阳极无法使用或 者寿命非常的短。即与传统钛阳极相比，本发明的电极在结合方式发生了明显变化，因此能 够克服传统钛阳极在氧化物搭配上不能任意的限制。
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例提供的电极结构示意图； 图2是本发明实施例提供的三维网络金属骨架示意图； 图3是本发明实施例提供的含有导电棒的三维网络金属骨架示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步阐述，本实施方式可具有不同 的形式并且不应被理解为限于在此阐述的说明。文中相同的附图标记始终代表相同的元 件，相似的附图标记代表相似的元件。
[0025]图1是本发明实施例提供的电极结构示意图，图中1为导电棒，2为三维网络金属 骨架，3为电催化活性涂层。
[0026] 实施例1:制作三维网络金属骨架 取金属网板，材质为不锈钢，板厚〇. 1mm，裁剪金属网板为15cmX24cm，将其焊接成2. 5cmXl. 5cmX15cm的长方体(长方体无底面和上面)，如图2所示。从图2可以看出，三维 网络金属骨架整体为长方体外形，包含四个面，每个面为三层金属网板。
[0027] 实施例2:制作含有导电棒的三维网络金属骨架 取金属网板和导电棒，均为钛材质，导电棒长度为12cm，直径10mm，裁剪金属网板为 10cmX10cm，将其一边焊接在导电棒上，另一边沿导电棒旋转，呈圆柱状，导电棒位于圆柱 中心，将另一边焊接在圆柱表面，焊接在氩气保护下进行，如图3所示。从图3可以看出，金 属网板卷绕在导电棒上，导电棒两端伸出金属网板卷绕成的三维网络金属骨架。
[0028] 实施例3:制作电极 取导电棒，长度为17cm，直径12_，插入实施例1中的三维网络金属骨架中。按聚苯胺： 聚烯烃：乙炔黑质量比=50:20:30的比例称取各原料并混合均匀，将其加热至熔融状态（乙 炔黑为悬浮状态)，然后将其注塑至放置好导电棒的三维网络金属骨架网孔内，导电棒位于 三维网络金属骨架的中轴线上，冷却即得到电极。
[0029] 实施例4:制作电极 取导电棒，长度为17cm，直径12_，插入实施例1中的三维网络金属骨架中。按聚苯撑： 聚烯烃：乙炔黑质量比=50:40:10的比例称取各原料并混合均匀，将其加热至熔融状态（乙 炔黑为悬浮状态)，然后将其注塑至放置好导电棒的三维网络金属骨架网孔内，导电棒位于 三维网络金属骨架的中轴线上，冷却即得到电极。
[0030] 实施例5:制作电极 按聚吡咯：聚烯烃：石墨烯质量比=50:30:20的比例称取各原料并混合均匀，将其加热 至熔融状态(石墨烯为悬浮状态)，然后将其注塑至实施例2所得到的三维网络金属骨架网 孔内，冷却即得到电极。
[0031] 实施例6:制备金属氧化物 金属氧化物可以市场购买，也可以快速自制，制作方法如下：将三氯化钌，三氯化钛按 金属离子摩尔比3:7溶解于无水乙醇中，按摩尔比金属离子：柠檬酸=1:1的比例加入柠檬 酸，长时间搅拌直至形成溶胶；然后静止直至形成凝胶；在烘箱中100°C烘干，然后将烘干 产物放入箱式电阻炉在450°C热处理3小时。取出冷却后研磨成金属氧化物粉末。
[0032] 实施例7 :制作含电催化活性涂层的电极 按聚吡咯：聚烯烃：金属氧化物：导电炭黑=30:20:20:30的比例称取原材料并混合均 匀；然后将该混合物加热至聚合物成熔融状态，金属氧化物和导电炭黑成均匀悬浮状态，然 后将该熔融混合物涂抹至基体表面。控制涂抹的厚度为0.5毫米。冷却后即得到一种带有 金属骨架和氧化物电催化剂的导电聚合导电材料。
[0033] 实施例8:制作含电催化活性涂层的电极 按聚噻吩：聚稀经：金属氧化物：导电炭黑=30:25:30:15的比例称取原材料并混合均 匀；然后将该混合物加热至聚合物成熔融状态，金属氧化物和导电炭黑成均匀悬浮状态，然 后将该熔融混合物涂抹至基体表面。控制涂抹的厚度为0.1毫米。冷却后即得到一种带有 金属骨架和氧化物电催化剂的导电聚合导电材料。
[0034] 实施例9 :电极导电性能检测 将本发明实施例8制作的电极与DSA阳极进行对比，DSA阳极制作方法：按照常规的热 分解法制备，将三氯化钌，三氯化钛按金属离子摩尔比3:7溶解于无水乙醇中，均匀涂覆于 经刻蚀的钛基材表面。烘干，然后放入箱式电阻炉中450°C热氧化10分钟，然后出炉冷却； 重复涂刷-烘干-热氧化-冷却工序，直至溶液用尽。最后再在450°C退火1小时得到Ti/ Ru02-Ti02阳极，作为对比样。
[0035] 分别测定两种电极的电阻，数据见表1。从表1可以看出，本发明所制作的电极电 阻为2. 1Ω，小于对比样Ti/Ru02-Ti02电极，说明本发明所涉及的电极及包含该装置的电极 导电性能更好。
[0036] 实施例10:电极强化寿命检测 用实施例9中的两种电极进行对比，参照《电解槽金属阳极涂层》标准HGT2471-2011 进行检测，检测结果如表1所示。
[0037] 从表1可以看出，本发明的电极的强化寿命为63h，是对比样的两倍多，远高于常 规Ti/Ru02-Ti02电极的寿命。本例中所测得的对比样Ti/Ru02-Ti02%极的寿命与大部分已 公开文献资料给出的强化寿命结果相仿。
[0038] 表1强化寿命性能对比表
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况 下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1. 一种电极，包括导电棒和基质，其特征在于：所述的基质由三维网络金属骨架和导 电材料组成，三维网络金属骨架由金属网板焊接而成，导电棒嵌在基质中。2. 根据权利要求1所述的电极，其特征在于：所述的导电材料含有导电聚合物及其衍 生物。3. 根据权利要求1所述的电极，其特征在于：所述的导电材料由导电聚合物和导电碳 组成，或者由导电聚合物的衍生物和导电碳组成； 任选的，所述的导电碳的质量占总重的15-30%。4. 根据权利要求1所述的电极，其特征在于：所述的导电材料由导电聚合物、导电碳、 不导电的聚烯烃材料组成，或者由导电聚合物的衍生物、导电碳、不导电的聚烯烃材料组 成； 任选的，所述的导电碳的质量占总重的10-30%，不导电聚烯烃占总重的20-40%。5. 根据权利要求2至4中任一项所述的电极，其特征在于：所述的导电聚合物为聚乙 炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯、聚双炔及其衍生物中的一种或者一种以 上； 任选的，所述的导电碳包括导电碳黑、石墨、石墨烯和乙炔黑中的一种或者一种以上； 任选的，所述的金属网板为钛金属网板； 任选的，所述的金属网板的网孔孔径大小为1-10毫米； 任选的，所述的金属网板的厚度为0. 1-20毫米； 任选的，所述的导电棒为钛材质导电棒。6. -种制备权利要求1至5中任一项所述的电极的方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 裁剪金属网板； (2) 在保护性气氛中焊接裁剪后的金属网板，呈三维网络结构，以作为金属骨架； (3) 将导电棒置于金属网板构成的三维网络金属骨架之中，且导电棒两端延伸出金属 骨架之外； (4) 加热导电材料，使其到熔融状态，若含有导电碳，则导电碳为悬浮状态； (5) 将熔融状态的导电材料注塑至三维网络金属骨架中，冷却即得到电极。7. 根据权利要求1至5中任一项所述的电极，其特征在于：还包括一个电催化活性层， 覆在基质的表面。8. 根据权利要求7所述的电极，其特征在于：所述的电催化活性层由聚合物、导电碳和 金属氧化物组成； 任选的，所述的电催化活性层中，金属氧化物占电催化活性层总重的20-30%，导电碳占 电催化活性层总重的15-30% ; 任选的，所述的金属氧化物具有电催化活性； 任选的，所述的金属氧化物为氧化铱、氧化钌、氧化钴、氧化锰中的一种或者一种以上。9. 根据权利要求7或8中所述的电极，其特征在于：所述的电催化活性层厚度为 0· 1-〇· 5 晕米； 任选的，所述的电催化活性层中的导电碳包括导电碳黑、石墨、石墨烯和乙炔黑中的一 种或者一种以上。10. -种制备权利要求7至9中任一项所述的电极的方法，其特征在于：包括以下步 骤： (1) 称取聚合物、导电碳和金属氧化物，混合均匀，得到混合物； (2) 加热混合物，至聚合物为熔融状态，导电碳和金属氧化物为悬浮状态； (3) 将加热后的混合物涂抹至权利要求1-5所述的基质表面，自然冷却后即得到电极。
【专利摘要】本发明涉及一种电解工业中使用的电极及其制备方法，电极包括导电棒和基质，基质由三维网络金属骨架和导电材料组成，三维网络金属骨架由金属网板焊接而成，导电棒嵌在基质中，基质表面覆有电催化活性层。本发明所涉及的电极导电率高，使用寿命长，电极的反应选择性好，不易钝化，制作成本低，具有较好的应用价值。
【IPC分类】C25B11/02
【公开号】CN105274557
【申请号】CN201510768203
【发明人】朱君秋, 吴允苗, 谢建达, 钟海长, 左娟, 祝雪双, 牒韵
【申请人】厦门理工学院
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月12日