專利名稱：一種電極涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電極，具體地說是電極涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
以金屬鈦或者其他閥型金屬為基材，以具有電催化性能的混合金屬氧化物(一般為貴金屬與其他普通金屬氧化物的混合物)為涂層的電極，在多種電化學(xué)領(lǐng)域諸如電解、 電鍍、氯堿、有機(jī)電合成等行業(yè)大量被應(yīng)用是眾所周知的。這種涂層陽極一般使用傳統(tǒng)的熱分解法，將含有催化性能金屬物質(zhì)的溶液，一層一層的涂刷在經(jīng)過一定前處理的純鈦板上。 通過這種方法，獲得的涂層與基體間的結(jié)合非冶金結(jié)合。通過掃描電鏡的觀察，涂層呈不規(guī)則龜裂狀開裂，涂層孔隙率較高。電極在使用過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，在某些情況下，比如氯堿或次氯酸鹽行業(yè)中，為生產(chǎn)的目標(biāo)產(chǎn)物或某個(gè)流程的目標(biāo)產(chǎn)物；但在大部分的行業(yè)中，只是作為副反應(yīng)存在，比如電鍍過程中陽極生成的氧氣或者氯氣。這種激烈的析氣反應(yīng)對于涂層的壽命產(chǎn)生了不良的影響，主要原因是這些氣體在從龜裂紋中析出時(shí)，在涂層表面的形成的氣泡的猛烈沖刷的機(jī)械作用，尤其是在電流密度較高的環(huán)境中，這種強(qiáng)烈的析氣反應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致原本就存在大量龜裂的涂層更容易出現(xiàn)剝落等現(xiàn)象，從而降低了陽極的壽命。在常規(guī)的腐蝕環(huán)境下，含有貴金屬的催化涂層的耐腐蝕性能表現(xiàn)異常優(yōu)異，即使是在大部分的腐蝕環(huán)境較惡劣電解或電鍍環(huán)境下工作，也具有良好的優(yōu)越性。而由于電化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，在某些領(lǐng)域環(huán)境越來越苛刻，比如電子工業(yè)的薄銅箔領(lǐng)域，又或者鋼板鍍鋅行業(yè)，由于生產(chǎn)的需要，陽極電流密度明顯加大。在這種環(huán)境下，氧氣析出反應(yīng)尤為劇烈，加上工作溫度又高，常規(guī)的貴金屬電極會(huì)出現(xiàn)壽命明顯下降的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種高粘附性耐久性的電極涂層及其制備方法，該電極涂層可以改善涂層本身與基材的粘附性，使涂層表面的龜裂紋數(shù)目明顯減少，致密性提高，從而延長了電極的使用壽命。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為一種高粘附性耐久性的電極涂層，該電極涂層在銥鉭涂層中添加有配位化合物，其中配位體為烷基、氨基和硝基中的一種、兩種或三種的組合，配位元素為鉬Mo、錫Sn、鉬Pt、鈷Co、錳Mn、鈦Ti中的一種。一種高粘附性耐久性的電極涂層的制備方法，包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭涂液，并按照金屬銥鉭上料總量(0. 8 l)g/次添加稀釋劑；步驟2、根據(jù)配位化合物中配位元素與銥重量比為(5 95) (15 85)，向步驟 1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分后靜置1 2小時(shí)，涂液制備完畢；步驟3、將鈦基材使用除油劑除油后，在重量分?jǐn)?shù)為10 15%的草酸溶液或者體積分?jǐn)?shù)為50%的鹽酸溶液中浸煮1 3小時(shí)，然后使用去離子水或蒸餾水清洗，之后再用無水酒精沖洗，在空氣中干燥備用；
步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的涂液涂刷，涂刷完成后在100 150°C下烘干10 15分鐘，然后在450 500°C下煅燒12 20分鐘，反復(fù)操作多次，使涂液涂敷完；步驟5、最后在450 500°C下煅燒1 1. 5小時(shí)，獲得涂層。有益效果本發(fā)明產(chǎn)品使用了含有該元素有機(jī)配合物獲得的涂層，可以極好的耐酸、耐大量氣體的沖刷、耐高電流密度的沖擊、與基體有良好的粘結(jié)性；延長了電極的使用壽命；方法操作簡單，不需要復(fù)雜的基材前處理技術(shù)，不需要復(fù)雜的中間層等。


圖1為本發(fā)明各實(shí)施例1的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖2為本發(fā)明各實(shí)施例2的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖3為本發(fā)明各實(shí)施例3的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖4為本發(fā)明各實(shí)施例4的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖5為本發(fā)明各實(shí)施例5的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖6為本發(fā)明各實(shí)施例6的掃描電鏡圖(X2000倍)；圖7為比較實(shí)例的掃描電鏡圖(父2000倍)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例一一種高粘附性耐久性的電極涂層，該電極涂層在銥鉭涂層中添加有配位化合物，其中配位體為氨基，配位元素為鉬Mo。其制備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭涂液，并按照金屬銥鉭上料總量0. Sg/次添加稀釋劑正丁醇；步驟2、按照配位化合物中配位元素鉬與銥重量比10 90，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分后靜置1小時(shí)，涂液制備完畢；步驟3、將鈦基材使用熱洗衣粉溶液除油后，在重量分?jǐn)?shù)為10%的草酸溶液中浸煮3小時(shí)，然后使用去離子水清洗，之后再用無水酒精沖洗，在空氣中干燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的涂液涂刷，涂刷完成后在100°C下烘干15分鐘，然后在50(TC下煅燒12分鐘，反復(fù)操作多次，使涂液涂敷完；步驟5、最后在500°C下煅燒1小時(shí)，獲得涂層。實(shí)施例二一種高粘附性耐久性的電極涂層，該電極涂層在銥鉭涂層中添加有配位化合物，其中配位體為烷基，配位元素為錫Sn。其制備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭涂液，并按照金屬銥鉭上料總量Ig/次添加稀釋劑正丁醇；步驟2、按照配位化合物中配位元素錫與銥重量比5 95向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分后靜置1. 5小時(shí)，涂液制備完畢；步驟3、將鈦基材使用化學(xué)試劑丙酮除油后，在體積分?jǐn)?shù)為50%的鹽酸溶液浸煮1小時(shí)，之后使用蒸餾水清洗，然后再用無水酒精沖洗，在空氣中干燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的涂液涂刷，涂刷完成后在110°C下烘干13分鐘，然后在450°C下煅燒15分鐘，重復(fù)操作多次，至涂液涂敷完；步驟5、最后在450°C下煅燒1小時(shí)，獲得涂層。實(shí)施例三一種高粘附性耐久性的電極涂層，該電極涂層在銥鉭涂層中添加有配位化合物，其中配位體為氨基、硝基的組合，配位元素為鉬Pt。其制備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭涂液，并按照金屬銥鉭上料總量0. Sg/次添加稀釋劑正丁醇；步驟2、根據(jù)配位化合物中配位元素鉬與銥重量比為8 92，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分后靜置2小時(shí)，涂液制備完畢；步驟3、將鈦基材使用化學(xué)試劑丙酮除油后，在重量分?jǐn)?shù)為13%的草酸溶液中浸煮1. 5小時(shí)，然后使用去離子水清洗，之后再用無水酒精沖洗，待空氣中干燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的涂液涂刷，涂刷完成后在120°C下烘干15分鐘，然后在475°C下煅燒20分鐘，反復(fù)操作多次，使涂液涂敷完；步驟5、最后在480 0C下煅燒1小時(shí)，獲得涂層。實(shí)施例四一種高粘附性耐久性的電極涂層，該電極涂層在銥鉭涂層中添加有配位化合物，其中配位體為氨基、硝基的組合，配位元素為鈷Co。其制備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭涂液，并按照金屬銥鉭上料總量0. Sg/次添加稀釋劑無水乙醇；步驟2、根據(jù)配位化合物中配位元素鈷與銥重量比為15 85，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分后靜置1小時(shí)，涂液制備完畢；步驟3、將鈦基材使用化學(xué)試劑丙酮除油后，在重量分?jǐn)?shù)為14%的草酸溶液中浸煮1小時(shí)，然后使用去離子水清洗，之后再用無水酒精沖洗，待空氣中干燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的涂液涂刷，涂刷完成后在130°C下烘干10分鐘，然后在480°C下煅燒15分鐘，反復(fù)操作多次，使涂液涂敷完；步驟5、最后在480°C下煅燒1小時(shí)，獲得涂層。實(shí)施例五一種高粘附性耐久性的電極涂層，該電極涂層在銥鉭涂層中添加有配位化合物，其中配位體為氨基、烷基和硝基的組合，配位元素為錳Mn。其制備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭涂液，并按照金屬銥鉭上料總量0. 9g/次添加稀釋劑無水乙醇；步驟2、根據(jù)配位化合物中配位元素錳與銥重量比為10 90，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分后靜置2小時(shí)，涂液制備完畢；步驟3、將鈦基材使用熱洗衣粉溶液除油后，在重量分?jǐn)?shù)為15%的草酸溶液中浸煮1小時(shí)，然后進(jìn)行去離子水沖洗，之后再用無水酒精沖洗，待空氣中干燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的涂液涂刷，涂刷完成后在140°C下烘干10分鐘，然后在450°C下煅燒20分鐘，反復(fù)操作多次，使涂液涂敷完；
步驟5、最后在480°C下煅燒1. 5小時(shí)，獲得涂層。實(shí)施例六一種高粘附性耐久性的電極涂層，該電極涂層在銥鉭涂層中添加有配位化合物，其中配位體為硝基，配位元素為鈦Ti。其制備方法，包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭涂液，并按照金屬銥鉭上料總量Ig/次添加稀釋劑無水乙醇；步驟2、根據(jù)配位化合物中配位元素鈦與銥重量比為10 90，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分后靜置2小時(shí)，涂液制備完畢；步驟3、將鈦基材使用化學(xué)試劑丙酮除油后，在體積分?jǐn)?shù)為50%的鹽酸溶液中浸煮1. 5小時(shí)，然后進(jìn)行去離子水清洗，之后再用無水酒精沖洗，干燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的涂液涂刷，涂刷完成后在150°C下烘干15分鐘，然后在450°C下煅燒20分鐘，反復(fù)操作多次，使涂液涂敷完；步驟5、最后在450°C下煅燒1. 5小時(shí)，獲得涂層。比較實(shí)例一種常規(guī)電極涂層，該電極涂層為普通的銥鉭涂層。其制備方法包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭涂液，并按照金屬銥鉭上料總量Ig/次添加稀釋劑乙醇，涂液制備完畢待用；步驟2、將鈦基材使用除油劑除油后，在重量分?jǐn)?shù)為15%的草酸溶液中浸煮1小時(shí)，然后進(jìn)行去離子水沖洗，之后再用無水酒精沖洗，干燥備用；步驟3、將處理好的鈦基材用配置好的涂液涂刷，涂刷完成后在150°C下烘干12分鐘，然后在500°C下煅燒10分鐘，反復(fù)操作多次，使涂液涂敷完；步驟4、最后在500°C下煅燒1小時(shí)，獲得涂層。將實(shí)施例1-6與比較實(shí)例獲得的涂層電極切割成尺寸為lcm*lcm的試樣，作為析氧陽極進(jìn)行加速壽命測試，在濃度為lmol/L的硫酸溶液中進(jìn)行40kA/m2的大電流的沖擊， 以超過起始電壓8V作為測試終點(diǎn)，測試結(jié)果見表1。表1各實(shí)施例以及比較實(shí)例電極試樣加速壽命數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種高粘附性耐久性的電極涂層，其特征在于在銥鉭涂層中添加有配位化合物， 其中配位體為烷基、氨基和硝基中的一種、兩種或三種的組合，配位元素為鉬Mo、錫Sn、鉬 Pt、鈷Co、錳Mn、鈦Ti中的一種。
2.一種高粘附性耐久性的電極涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟步驟1、首先按元素銥鉭Ir-Ta重量比65 35且元素總重量為30g/m2配置銥鉭涂液， 并按照金屬銥鉭上料總量(0. 8 l)g/次添加稀釋劑；步驟2、根據(jù)配位化合物中配位元素與銥重量比為(5 95) (15 85)，向步驟1所述溶液中添加配位化合物，攪拌充分后靜置1 2小時(shí)，涂液制備完畢；步驟3、將鈦基材使用除油劑除油后，在重量分?jǐn)?shù)為10 15%的草酸溶液或者體積分?jǐn)?shù)為50%的鹽酸溶液中浸煮1 3小時(shí)，然后使用去離子水或蒸餾水清洗，之后再用無水酒精沖洗，在空氣中干燥備用；步驟4、將處理好的鈦基材用配置好的涂液涂刷，涂刷完成后在100 150°C下烘干 10 15分鐘，然后在450 500°C下煅燒12 20分鐘，反復(fù)操作多次，使涂液涂敷完； 步驟5、最后在450 500°C下煅燒1 1. 5小時(shí)，獲得涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種高粘附性耐久性的電極涂層的制備方法，其特征在于所述步驟1中稀釋劑為無水乙醇或正丁醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種高粘附性耐久性的電極涂層的制備方法，其特征在于所述步驟3中除油劑為熱洗衣粉溶液或化學(xué)試劑丙酮。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高粘附性耐久性的電極涂層及其制備方法，該電極涂層在銥鉭涂層中添加有配位化合物，其中配位體為烷基、氨基和硝基中的一種、兩種或三種的組合，配位元素為鉬Mo、錫Sn、鉑Pt、鈷Co、錳Mn、鈦Ti中的一種。本發(fā)明產(chǎn)品使用了含有該元素有機(jī)配合物獲得的涂層，可以極好的耐酸、耐大量氣體的沖刷、耐高電流密度的沖擊、與基體有良好的粘結(jié)性；延長了電極的使用壽命；方法操作簡單，不需要復(fù)雜的基材前處理技術(shù)，不需要復(fù)雜的中間層等。
文檔編號(hào)C25B11/08GK102168283SQ201110087919
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者于飛, 呂雪穎, 王浩冰, 賁圣蘭, 馬步洋 申請人:江蘇美特林科特殊合金有限公司