专利名称：一种封离式co的制作方法
技术领域：
本发明属于用在封离式CO2激光器上的一种具有光催化作用的电极及制作方法。
背景技术：
现有的用于封离式CO2激光器电极材料一般采用金、银(银铜合金)、钽、铂、镍等金属或钴酸锶镧等陶瓷材料构成，当激光管内充有一定比例的CO2、N2、He、CO、H2、Xe等工作气体，并且在电极间施以适当高压情况下，工作气体由于受到激励而输出CO2激光。上述二氧化碳激光管所使用的电极材料及制作工艺已为人们所熟知，由于众所周知的原因，二氧化碳在激光管运行过程中极易发生分解，从而改变激光管内工作气体的种类和比例，加上二氧化碳分解所产生的氧又比较容易和激光管中的金属电极及工作气体N2发生反应，进一步加剧了激光管内工作气体成分的改变；另一方面由于电极在辉光放电中产生的溅射物也会吸收大量的工作气体，同时溅射物、氧化生成物还会污染全反射镜和输出镜；再者，放电过程还消耗CO2气体生成大量含碳的阴极有机烟垢，这种阴极有机烟垢因其不可逆性，使得放电管中CO2气体大量损耗，进一步恶化了激光器的工作环境。由于以上原因激光管的输出功率将不断下降，并最终导致封离式二氧化碳激光管寿命的终结。为延长封离式二氧化碳激光管的寿命，目前人们主要采用具有催化作用的材料制作电极，如金、铂、银(银合金)、钴酸锶镧；采用以上办法尽管取得了一定效果，但同时也还存在以下一些问题①现有金属催化剂具有较好催化作用的多为贵金属，成本偏高；②现有陶瓷催化材料需高温烧结，机械加工性能欠佳；③现有催化剂大多催化面积小，气体转化效率低；④现有催化剂催化工作温度较高，较低温度下催化效果不明显，提高温度又容易使放电稳定性变差；⑤现有催化剂制作的电极不具备分解阴极有机烟垢的能力。由于未能较好的解决高效催化和催化的经济性的有效统一，使得用户难以得到质优价廉的封离式激光管，进而制约了封离式激光管在工业领域的推广使用。
发明内容
本发明就是为了克服已有技术的缺点，提供一种具有光催化作用的二氧化碳激光器电极，提高激光器性能延长其寿命，进而降低激光器的使用成本。
本发明的另一目的在于提供一种具有光催化作用的二氧化碳激光器电极的制作方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的钛或钛合金基底和采用氧化的方法直接在基底表面获得的纳米二氧化钛薄膜构成本发明所述的电极，此种结构使得电极在导电的同时具有良好的光催化性能，将其置于封离式CO2激光器中，在封离式CO2激光器中气体放电所形成的紫外线照射下，能催化氧化封离式CO2激光器中CO2分解所产生的CO，维持封离式CO2激光器中CO2气体的浓度水平，抑制有害气体的生成，不仅阴极可以发挥催化作用，而且阳极也可以发挥催化作用，其最突出的特点在于具有其它电极所不具备的分解阴极有机烟垢生成CO2气体的能力。此种电极的制作工艺流程为下料、成型、清洗、干燥、氧化等步骤，根据需要其表面氧化层可采用加热直接氧化或直流阳极氧化等氧化方法在钛或钛合金基底上直接获得纳米二氧化钛薄膜。
所述的封离式CO2激光器的光催化电极，其特征在于，包括钛或钛合金基底及采用氧化的方法直接在基底表面获得的纳米二氧化钛薄膜。
所述的用于封离式CO2激光器的光催化电极，其特征还在于在基底表面氧化所获得的纳米二氧化钛薄膜，其组成可以是锐钛型或金红石型或锐钛型+金红石型纳米二氧化钛。
所述的用于封离式CO2激光器的光催化电极，其特征还在于在基底表面氧化所获得的纳米二氧化钛薄膜，其厚度在50nm----1200nm。
所述的用于封离式CO2激光器的光催化电极的制作方法，其特征在于，制作工艺流程包括下料、成型、清洗、干燥、氧化等步骤，其中氧化步骤可采用加热直接氧化或直流阳极氧化等方法，直接在基底表面获得所需要的纳米二氧化钛薄膜。
所述的用于封离式CO2激光器的光催化电极的制作方法，其特征还在于用氧化方法直接在钛或钛合金基底表面获得纳米二氧化钛薄膜。
所述的用于封离式CO2激光器的光催化电极的制作方法，其特征还在于在基底表面氧化所获得的纳米二氧化钛薄膜，其厚度在50nm----1200nm。
所述的用于封离式CO2激光器的光催化电极的制作方法，其特征还在于所述的氧化步骤，可以采用加热直接氧化或直流阳极氧化等氧化方法直接在基底表面获得纳米二氧化钛薄膜。
所述的用于封离式CO2激光器的光催化电极的制作方法，其特征还在于在基底表面氧化所获得的纳米二氧化钛薄膜，其组成可以是锐钛型或金红石型或锐钛型+金红石型纳米二氧化钛。
本发明中，将钛或钛合金基底和采用氧化的方法直接在基底表面获得的纳米二氧化钛薄膜组成本发明所述的光催化电极，此种结构使得电极在导电的同时具有良好的光催化性能。纳米二氧化钛薄膜被证实在紫外线照射下能有效地促进CO和O反应生成CO2，众所周知在二氧化碳激光放电区域内气体放电会产生大量的紫外线，这些紫外线将直接照射在电极内壁纳米二氧化钛薄膜的表面上。当CO2分子分解后，所形成的CO分子会输送到纳米二氧化钛薄膜的表面上，所形成的具有能量而活性很强，寿命为30-40毫秒量级的大量O原子和部分O2**、O2+、O3等离子，就有机会直接落在纳米二氧化钛薄膜的表面上，在紫外线照射下就足以克服分子间的激活能，使CO分子氧化成CO2分子。紫外线照射下的纳米二氧化钛薄膜是极好的光催化剂，将纳米二氧化钛薄膜置于电极的内壁上，一方面使CO分子与各类氧粒子催化复合效率提高，在相当大程度上恢复了激光管内CO2分子的浓度；另一方面，由于有效地降低了O原子的浓度，降低了了有害的分解产物O、O3、NO和N2O等的产生机率，减少了消激活物质的产生，激光管的输出功率有望得到稳定和相应提高；特别需要指出的是由于纳米二氧化钛具有分解有机污垢生成CO2气体的能力，所以长期以来困扰人们的阴极烟垢问题，将随着此种电极的采用而得到解决。电极表面的纳米二氧化钛薄膜可靠的解决了CO2的再生问题，加上有害物质生成数量的减少和电极内表面二氧化钛薄膜对阴极烟垢的有效抑制，从而极大的提高了二氧化碳激光管的使用寿命，降低了使用成本。
本发明所涉及的一种封离式CO2激光器光催化电极与现有电极相比具有以下优点能在激光器工作的同时在常温下通过光催化作用催化氧化封离式CO2激光器中CO2气体分解所产生的CO气体，维持封离式CO2激光器中CO2气体的浓度水平，抑制有害气体的生成，不仅阴极可以发挥催化作用，而且阳极也可以发挥催化作用，其最突出的特点在于具有其它电极所不具备的分解阴极有机烟垢生成CO2气体的能力。此电极具有良好的化学稳定性，溅射率极低。因此采用此种电极的激光器，可以提高CO2激光器的各项性能，特别是对输出功率和使用寿命有很好的提升。
本发明所涉及的一种封离式CO2激光器光催化电极的制作方法，由于直接在基底表面生成纳米二氧化钛，使得电极制造工艺简化，催化性能提高，纳米二氧化钛附着牢固，制成的电极表面光滑，结构紧凑，有足够的机械强度，一致性好，适合批量生产。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明图1为本发明的结构示意2为图1的A-A剖面图在图1中 1.钛(或钛合金)基底 2.电极引线3.纳米二氧化钛 4.纳米二氧化钛
具体实施例方式在图1中，本发明所述的用在封离式CO2激光器中的一种光催化电极，包括有钛(或钛合金)基底①、电极引线②、纳米二氧化钛③、纳米二氧化钛④几部分组成。此种电极的制作工艺流程包括下料、成型、清洗、干燥、氧化等步骤，首先根据需要对0.1mm金属钛(或钛合金)片下料，然后将下料所得的金属钛(或钛合金)片卷制成一定尺寸的筒状，再经电阻焊将其固定，并将电极引线与之焊接成一体，而后进行清洗、干燥，再根据需要采用加热直接氧化或直流阳极氧化等氧化方法，在钛或钛合金基底上直接获得纳米二氧化钛薄膜。这种以钛或钛合金基底和采用氧化的方法直接在基底表面获得的纳米二氧化钛薄膜构成的电极就是可直接用于二氧化碳激光器的光催化电极。
下面结合实施例阐述本发明的基本方法，但本发明制作光催化电极的方法不仅仅局限于下述实施例实施例1 直流阳极氧化法制备光催化电极首先根据需要对0.1mm金属钛(或钛合金)片下料，然后将下料所得的金属钛(或钛合金)片卷制成一定尺寸的筒状，再经电阻焊将其固定，并将电极引线与之焊接成一体，在反应前需用去污粉将试样进行清洗，除去表面油污，再用HF浸泡后用蒸馏水冲洗干净，将钛基底与准备好的可控硅整流器(KDA，50A，250V)直流电源的阳极相连，使用与钛基底相同尺寸的铜板作阴极，与电源阴极相连，然后将钛基底和铜板置于0.5mol/L H2SO4溶液中，两极间的距离始终保持4cm。通过阳极氧化在钛基底表面原位生长TiO2薄膜。整个阳极氧化过程分为两个阶段进行，第一阶段保持恒定电流0.4A，直到电压上升至设定值160V，第二阶段，保持阳极氧化电压为设定值160V不变，直至阳极氧化过程结束，电流逐渐衰减接近0A为止。制备的TiO2薄膜电极用蒸馏水冲洗干净，干燥后得到所需的光催化电极。
实施例2 加热直接氧化法制备光催化电极首先根据需要对0.1mm金属钛(或钛合金)片下料，然后将下料所得的金属钛(或钛合金)片卷制成一定尺寸的筒状，再经电阻焊将其固定，并将电极引线与之焊接成一体，而后进行清洗、干燥处理试样表面，然后置于75％乙醇中超声清洗，吹干。将钛基底置于500℃在烤瓷炉中进行直接加热氧化处理15min，冷却后得到所需的光催化电极。
权利要求
1.一种用于封离式CO2激光器的光催化电极，其特征在于包括钛或钛合金基底和采用氧化的方法直接在基底表面获得的纳米二氧化钛薄膜。
2.权利要求1所述的一种用于封离式CO2激光器的光催化电极，其特征还在于在基底表面氧化所获得的纳米二氧化钛薄膜，其组成可以是锐钛型或金红石型或锐钛型+金红石型纳米二氧化钛。
3.权利要求1所述的一种用于封离式CO2激光器的光催化电极，其特征还在于在基底表面氧化所获得的纳米二氧化钛薄膜，其厚度在50nm----1200nm。
4.一种用于封离式CO2激光器的光催化电极的制作方法，其特征在于，制作工艺流程包括下料、成型、清洗、干燥、氧化等步骤，其中氧化步骤可采用加热直接氧化或直流阳极氧化等氧化方法，直接在基底表面获得所需要的纳米二氧化钛薄膜。
5.权利要求4所述的一种用于封离式CO2激光器的光催化电极的制作方法，其特征还在于用氧化的方法直接在钛或钛合金基底表面获得纳米二氧化钛薄膜。
6.权利要求4所述的一种用于封离式CO2激光器的光催化电极的制作方法，其特征还在于在基底表面氧化所获得的纳米二氧化钛薄膜，其厚度在50nm----1200nm。
7.权利要求4所述的一种用于封离式CO2激光器的光催化电极的制作方法，其特征还在于所述的氧化步骤，可以采用加热直接氧化或直流阳极氧化等氧化方法，直接在基底表面获得纳米二氧化钛薄膜。
8.权利要求4所述的一种用于封离式CO2激光器的光催化电极的制作方法，其特征还在于在基底表面氧化所获得的纳米二氧化钛薄膜，其组成可以是锐钛型或金红石型或锐钛型+金红石型纳米二氧化钛。
全文摘要
本发明属于用在封离式CO
文档编号H01S3/038GK101071927SQ20071005240
公开日2007年11月14日 申请日期2007年6月2日 优先权日2007年6月2日
发明者王向阳 申请人:王向阳