一种钛基电极及其制备方法与流程

本发明属于电极材料，具体涉及一种钛基电极及其制备方法。

背景技术：

1、1968年beers发明的钛基贵金属氧化物电极的诞生才结束了历经70多年的石墨电极时代。该类电极是以钛为基体，而在其上涂覆上导电的贵金属氧化物活性涂层所构成，这是一种复合电极，主要用于阳极使用。钛基贵金属氧化物阳极因其优越的电化学性能，是目前研究最多的一类用于有机废水处理的电极材料，主要包括钛基铱系(ti/iro2)、钛基钌系(ti/ruo2)。可以用做阳极基体的阀金属主要有钛、铌、钽等元素，但由于价格方面的原因，多采用性价比较高的钛和钛合金作为基体使用。

2、该类电极材料中最重要的贵金属氧化物涂层目前主要的制备方法主要包括热分解法，溶胶-凝胶法、电化学沉积、激光脉冲沉积，溅射，喷雾高温分解法等。其中的热分解法在工业上使用较多，该方法主要是将含有成分固定的贵金属的盐溶液涂覆在钛板上，通过多次吹干和烘烤，最后在高温烧结，从而制备出该类电极。

3、大量的研究表明影响电极的使用寿命，除了与涂层质量有关，还有使用基体有关，目前的使用的基材主要是纯钛为主，在电极使用后期由于涂层脱落后露出钛基体表面后，钛很容易发生阳极氧化导致生成致密的氧化钛层，导致电极电压升高，进而导致电极失效。所以，为了提高电极的寿命，需要探索不同元素种类和成分的电极基体以及涂层，对电极的析氯或析氧性能、电极寿命方面的影响研究。因此，开发特殊的电极基体和涂层构成的电极的研发具有一定实际意义和应用价值。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺点，本发明提出一种钛基电极及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种钛基电极的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将ti金属、ta金属、ir金属、pt金属混合，采用电弧熔炼方法，通过控制熔炼气氛和多次熔炼的方法得到钛钽铱铂合金；所述钛钽铱铂合金包括如下重量百分含量的成分：ta 0.1％～8％，ir0.01％～3.0％，pt 0.05-0.1％，余量为ti；

5、(2)将钛钽铱铂合金通过塑性加工为丝材或片材，然后进行真空热处理；

6、(3)将真空热处理后的合金进行表面处理，然后重复浸渍或涂刷混合溶液、烘干、煅烧的步骤5-10次后在合金表面形成涂覆层，最后在510℃下煅烧10分钟，得到钛基电极；

7、所述混合溶液为含有ti、ta、ir、pt金属离子的混合溶液。

8、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(2)中真空热处理的温度为900℃，时间为1-10小时。

9、作为本发明的优选实施方案，所述混合溶液中金属离子ir:ta:pt:ti的摩尔比值为1:10:4.9:40060、30:86:1:3620、6.3:107:1:4655或1:1.07:30.43:3943。

10、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(3)中，表面处理具体包括：合金采用王水腐蚀，然后用水清洗后再用体积比为1:1的hno3、hf混合酸腐蚀，最后用水清洗的合金放入无水乙醇中备用。

11、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(3)中，浸渍的时间为1-5分钟；涂刷的量为5-10次，涂覆层的厚度为10-20微米。

12、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(3)中，煅烧的温度为510℃，时间为10分钟。

13、作为本发明的优选实施方案，所述电弧熔炼方法包括如下步骤：将按比例配制好的合金原料放入电弧炉中，预抽真空度为<1×10-1pa，而后充入压力为1.00～1.1个大气压的高纯氩气进行熔炼，熔炼电流为100～200a，熔炼时间为20～40秒，反复熔炼4次，获得纽扣状钛钽铱铂合金。

14、本发明还要求保护所述钛基电极的制备方法制备的钛基电极，所述钛基电极包括基体和表面涂层，基体为钛钽铱铂合金，表面涂层为ti氧化物、ta氧化物、ir氧化物和pt氧化物的混合物。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明钛基电极的基体为钛钽铱铂合金，基体的表面涂层为ti氧化物、ta氧化物、ir氧化物和pt氧化物。一方面基体和表面涂层的结合力强，不易发生电极涂层剥落的现象。另一方面，纯钛基体表面涂层在钛基电极长时间使用后发生多金属氧化物涂层剥离，基体露出发生阳极氧化、电压升高而导致电极钝化失效的情况，而本发明的钛钽铱铂合金基体裸露后，发生阳极氧化主要生成ti、ta、ir和pt氧化物，形成了新的金属氧化物涂层，可以避免因电压升高导致电极失效的情况，从而大大延长了电极的使用寿命。

技术特征：

1.一种钛基电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述钛基电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中真空热处理的温度为900℃，时间为1-10小时。

3.如权利要求1所述钛基电极的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中金属离子ir:ta:pt:ti的摩尔比值为1:10:4.9:40060、30:86:1:3620、6.3:107:1:4655或1:1.07:30.43:3943。

4.如权利要求1所述钛基电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，表面处理具体包括：合金采用王水腐蚀，然后用水清洗后再用体积比为1:1的hno3和hf混合酸腐蚀，最后用水清洗后放入无水乙醇中备用。

5.如权利要求1所述钛基电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，浸渍的时间为1-5分钟；涂刷的量为5-10次，涂覆层的厚度为10-20微米。

6.如权利要求1所述钛基电极的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，煅烧的温度为510℃，时间为10分钟。

7.如权利要求1所述钛基电极的制备方法，其特征在于，所述电弧熔炼方法包括如下步骤：将按比例配制好的合金原料放入电弧炉中，预抽真空度为<1×10-1pa，而后充入压力为1.00～1.1个大气压的高纯氩气进行熔炼，熔炼电流为100～200a，熔炼时间为20～40秒，反复熔炼4次，获得纽扣状钛钽铱铂合金。

8.权利要求1-7任一项所述钛基电极的制备方法制备的钛基电极。

9.如权利要求8所述钛基电极，其特征在于，所述钛基电极包括基体和表面涂层，基体为钛钽铱铂合金，表面涂层为ti氧化物、ta氧化物、ir氧化物和pt氧化物的混合物。

技术总结
本发明公开一种钛基电极及其制备方法，属于电极材料技术领域。所述钛基电极制备方法包括：采用电弧熔炼方法得到钛钽铱铂合金；将钛钽铱铂合金通过塑性加工为丝材或片材，进行真空热处理和表面处理，然后重复浸渍或涂刷混合溶液、烘干、煅烧的步骤5‑10次后在合金表面形成涂覆层，最后在510℃下煅烧10分钟，得到钛基电极；所述混合溶液为含有Ti、Ta、Ir、Pt金属离子的混合溶液。本发明所述钛基电极耐受涂层剥离能力强，电极使用寿命较长，可以应用于电化学领域中的氯碱工业、电催化、电极材料等。

技术研发人员：陈松,邱乐祺,王塞北,谢明,毕亚男,徐明玥,陈永泰,胡洁琼,杨有才,张吉明,李爱坤,方继恒,张巧,赵上强,马洪伟,段云昭,宁德魁,刘国化,张鑫梅
受保护的技术使用者：云南贵金属实验室有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10