金属钛表面修饰技术的研究文献综述
2020-03-26 14:48:50
一.电解工业中电极材料的发展[1]
电解工业中电极材料的发展经历了石墨、铅合金、重金属、贵重金属、Ti基镀铂、Ti基氧化物涂层,钛基金属氧化物涂层阳极是一类新型难溶性阳极材料,因其具有较高的物理、化学稳定性和良好的电催化性能而被称为尺寸稳定阳极(DSA)[2]。它被广泛应用于氯碱工业、电镀、阴极保护、污水处理及水电解等领域,但由于这种阳极对析氧副反应的过电位较低,从而导致阳极电流效率的降低。为解决这个问题,在涂层中加入铱、锡等组分,提高对氧的过电位,达到提高电流效率的目的。自DSA发明至今,以RuO2-TiO2
为主要成分的贵金属修饰钛阳极材料在氯碱工业、水电解、湿法冶金、电镀、电解炼铝、电渗析、电泳等方面得到了广泛应用。在使用过程中也表现出其缺点,主要为1、RuO2 -TiO2对氧的过电位较低,是氧氯在电极处的电位差较小,因而电极的选择性较差。2、电解产生的氯气中含氧气的量较高,导致电极电流效率降低,同时也直接影响到涂层的工作寿命。另外,钌含量较高。
二. 钛基涂层阳极的性能要求
作为电化学工业中关键部件-阳极,一般应具备如下要求:具有良好的导电的电催化性能。耐腐蚀性强;机械强度和机械加工性能好,寿命长、费用低;对阳极反应具有良好
三.钛基金属阳极的制备工艺与制备方法
制备工艺包括基体的表面处理工艺、涂覆工艺(涂膜液浓度、涂膜次数)、热处理工艺。现阶段贵金属表面改性钛阳极板材料制备方法主要有物理气相沉积,化学气相沉积,电镀,涂覆烧结等等。其中涂覆烧结因工艺简单,设备较为通用,生产成本较低得以大规模生产应用,但是采用通常涂覆工艺及较高温度烧结的工艺,很难获得涂层分布均匀,结合良好的阳极极板材料,极大的影响到其电化学性能。
3.1涂覆法 [3]:
DSA电极有金属基体、中间保护层和表面活性涂层构成,金属基体选自金属Ti 、金属Ta或表面覆Ta的金属复合材料中的一种,中间保护层由铂族金属氧化物与其他金属氧化物组成的多元化合物构成;表面活性涂层由IrO2#183;Ta2O5构成。DSA电极的制备方法包括基体的处理、中间保护层的制备和表面活性涂层的制备。采用本发明的方法制作的DSA电极,其平均使用寿命较传统的钛基铂族金属氧化物涂层电极提高一倍,析氧过电势下降约5%。特别是中间保护层的制备,阻止了表面活性涂层内部生成的O2
向Ti基体表面的扩散,降低了对Ti基体的钝化作用,同时与金属基体和表面活性涂层
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