电解用电极及其制备方法以及电解槽的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电极领域，具体是一种电解用电极及其制备方法以及电解槽。
【背景技术】
[0002] 离子膜法制碱就是采用离子交换膜法电解食盐水而制成烧碱（即氢氧化钠），随 着离子膜电解法的发展，氯碱生产用电量大，降低能耗始终是电解法的核心问题。电解槽的 槽电压是一个重要的参数，直接影响电流效率的高低。离子膜电解槽的槽电压可以用下式 表不：
[0003] V= Vo+ V M +「阳 +「阴 + IR 液 + IR 金，
[0004] 式中，V为槽电压；Vo为理论分解电压；VM为离子膜电压降；「阳为阳极过电压；「 阴为阴极过电压；IR液为溶液欧姆电压降；为金属导体中欧姆电压降。
[0005] 在铂族金属中，氧的过电位顺序为Ru〈Ir〈Pd〈Pt，目前，含钌等铂族金属氧化物 (钌、铱）已广泛使用于制碱工业的电极涂层中。
[0006] 2000年2月第2期的氯碱工业中一篇名叫"金属阳极涂层评价试验"的文章中提 到，二氧化钌为基本组分的涂层电极析氯催化活性很高，因此若电极涂层中含有二氧化钌， 电极的析氯电位很低，但该电极的析氧电位也较低，电极在析氯的同时也有氧析出，从而使 析氯电流效率下降，氯中含氧量上升。而在电极涂层中添加二氧化铱氧化物可以提高氧的 析出电位，降低氧的析出量。使得氯中含氧量减少。且将铱元素加入涂层中，提高了电极的 使用寿命。且文中明确提到含有钌、铱、钛涂层的电解很适合于作为离子膜电解的阳极。
[0007] 钯、铂属铂族贵金属，铂耐高温、抗氧化、耐腐蚀性强、稳定性好，放氧过电位很高， 可用于各种介质中。钯以及氧化钯具有高的催化活性、抗高温氧化性、耐腐蚀性等性能，特 别是钯具有氯过电压低、氧过电压高的特性，因此在离子交换膜法食盐电解中铂、钯的使用 使得阳极氯过电压更低，氯气中的含氧量低等优异的特性。
[0008] 在涂层中添加铂、钯等氧化物可降低氯过电位，提高析氧电位，从而降低氯气中的 含氧量，但铂、钯的价格均比钌要昂贵得多，采用铂、钯使阳极成本急剧增加。
[0009] 国内公开号为CN103261485A，名称为：电解用电极、电解槽和电解用电极的制造 方法，这篇专利中保护的电解用电极在导电基材上形成含钌氧化物、铱氧化物以及钛氧化 物组成的组中的至少1种氧化物的第一层，在第一层的表面上形成含有钯与铂合金的第二 层。
[0010] 该电解用电极在用作离子交换膜法食盐电解中的析氯用的阳极时，显示出低过电 压（氯过电压）和优异的耐久性。但是该发明的电解用电极，因第二层为钯与铂的合金，当 铂、钯的加入量小时，其与含有钌氧化物、铱氧化物以及钛氧化物组成的组中的至少1种氧 化物的第一层涂层的附着力不好，第二层易于脱落，想要达到长久的低氯过电压和优异的 耐久性的目的，得到稳定的合金，钯、铂的加入量要大，而且铂要达到一定的量才可以，因此 电极的成本依旧很高。
[0011] 针对现有技术中存在的问题。有必要研宄一种新的电解用阳极，其不但提高了电 极的性能，使得电极的氯过电压低，且电解生成的氯气中的含氧量低，电极的生产成本低。
【发明内容】
[0012] 鉴于上述电解用电极成本高的不足，本发明的目的是提供一种低成本的同时具有 低氯过电压的电解用电极。
[0013] 本发明的技术方案如下：
[0014] -种电解用电极，包括导电性基材和活性涂层，所述导电性基材为包含钛或钛合 金的基材，所述活性涂层至少包含底层涂层和表层涂层，所述底层涂层包含钛氧化物、铱氧 化物和钌氧化物，所述表层涂层包含铱氧化物、钌氧化物、钛氧化物、以及钯、铂中的一种或 两种元素的金属或氧化物。
[0015] 在其中一个实施例中，所述底层涂层中钌、铱和钛的摩尔百分比为：钌：铱：钛= 30-50% :10-25% :30-45% ；
[0016] 所述表层涂层中钌、铱、钛和钯的摩尔百分比为：钌：铱：钛：钯=30-50 % : 10-25% :30-45% :2. 5-20%。
[0017] 在其中一个实施例中，所述底层涂层中钌、铱和钛的摩尔百分比为：钌：铱：钛= 30-50% :10-25% :30-45% ；
[0018] 所述表层涂层中钌、铱、钛和铂的摩尔百分比为：钌：铱：钛：铂=30-50 % : 10-25% :30-45% :2. 5-20%。
[0019] 在其中一个实施例中，所述底层涂层中钌、铱和钛的摩尔百分比为：钌：铱：钛= 30-50% :10-25% :30-45% ；
[0020] 所述表层涂层中钌、铱、钛、钯和铂的摩尔百分比为：钌：铱：钛：钯：铂=30-50% : 10-25% :30-45% :2. 5-20% :2. 5-20%。
[0021] 在其中一个实施例中，所述底层涂层中还包括锆氧化物，所述底层涂层中钌、铱、 钛和锆的摩尔百分比为：钌：铱：钛：锆=30-50% :10-25% :30-45% :2-10% ;
[0022] 所述表层涂层中钌、铱、钛和钯的摩尔百分比为：钌：铱：钛：钯=30-50 % : 10-25% :30-45% :2. 5-20%。
[0023] 在其中一个实施例中，所述底层涂层中还包括锆氧化物，所述底层涂层中钌：铱： 钛和锆的摩尔百分比为：钌：铱：钛：锆=30-50% :10-25% :30-45% :2-10% ;
[0024] 所述表层涂层中钌、铱、钛和铂的摩尔百分比为，钌：铱：钛：铂=30-50 % : 10-25% :30-45% :2. 5-20%。
[0025] 在其中一个实施例中，所述底层涂层中还包括锆氧化物，所述底层涂层中钌：铱： 钛和锆的摩尔百分比为钌：铱：钛：锆=30-50% :10-25% :30-45% :2-10% ;
[0026] 所述表层涂层中钌、铱、钛、钯和铂的摩尔百分比为，钌：铱：钛：钯：铂=30-50% : 10-25% :30-45% :2. 5-20% :2. 5-20%。
[0027] 在其中一个实施例中，所述底层涂层的厚度为5?15微米，所述表层涂层的厚度 为1?5微米。
[0028] 本发明还提供一种电解槽，所述电解槽的阳极为上述的电解用电极。
[0029] 上述的电解用电极的制备方法，包括如下步骤：
[0030] 预处理；首先对导电性基材进行去污处理，然后对所述导电性基材进行喷砂处 理；
[0031] 退火处理；对喷砂后的所述导电性基材进行退火处理，所述退火处理的温度为 450°C -600°C，时间为 30-120min ;
[0032] 底层涂层涂覆；配置底层涂层溶液，然后将所述底层涂层溶液涂覆至经退火处理 的导电性基材上，之后采用热分解烧制方法烧制成型；
[0033] 表层涂层涂覆；配置表层涂层溶液，然后将所述表层涂层溶液涂覆至已经涂覆有 底层涂层的导电性基材上，之后采用热分解烧制方法烧制成型。
[0034] 在其中一个实施例中，所述表层涂层溶液配置时采用的是钯和/或铂元素的盐酸 盐或硝酸盐。
[0035] 本发明的有益效果是：
[0036] (1)本发明的电解用电极采用了双层涂层，相比只含有钌、铱、钛的单层涂层，其电 极活性更好，且电极的析氯电位低，析氧电位高，电极的使用寿命更长，电解稳定性更好。
[0037] (2)本发明的电解用电极，底层涂层中含有价格稍低的钌、铱、钛元素；表层涂层 中除含有钌、铱、钛元素外，还含有价格较高的钯、铂元素，相比只含有钌、铱、钛、钯和/或 铂的单层涂层，在采用相同的导电基体，相同的涂层面积以及相同的涂层厚度的前提下，其 电解的性能相同，但本发明的电解用电极因底层涂层未含有钯和/或铂元素，其电极的造 价成本低。这样一方面能够使该电极的析氯电位降低，从而使得电解槽槽压降低，大大降低 了氯碱制造中的能耗，同时降低了产品氯中的含氧量，所产生的氯气纯度很高；另一方面降 低了该电极的生产成本，再者提高了电解用电极的表面涂层之间的附着力，延长其使用寿 命。
[0038] (3)铂不仅价格昂贵，且烧付中铂在沉积过程中损失很多，而本发明的电解用阳 极，使铂的沉积率大大提升，在表层涂层中添加少量铂即可达到降低析氯电位和氯中含氧 的目的，从而大大节约了成本；氧化钯具有良好的电催化性能，但氧化钯由于涂层表面有一 部分还原成金属钯而导致其耐久性差，本发明的电极克服了这一缺陷上，提升了电极使用 寿命。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明的电解用电极的实施例1至实施例10以及比较例1至比较例5的 阳极析氯电位