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改性涂层钛阳极

更新时间  2024-06-25 阅读 31

       涂层钛阳极材料是电化学工业中大量使用的不溶性阳极材料,也称之为尺寸稳定性阳极,即DSA涂层钛阳极,它以钛金属为基体,表面涂敷以贵金属有机配合物或贵金属材料为主要组分的活性涂层,是20世纪60年代未发展起来的一种新型高效电极材料。钛阳极用于氯碱工业,现已应用于化工、冶金、电镀、水处理、环保、海洋、阴极保护等领域中。

       1、氯碱工业用钛阳极,氯碱工业用钛阳极钛电极于1968年由意大利DeNora公司用于氯碱工业生产中。目前,我国氯碱生产基本都使用钛阳极电槽。国产30型钛阳极电槽每台需用钛材210kg,同时贵金属表面改性涂层钛阳极可有效提升金属钛材的深加工价值,实现钛材的大产能。

       2、电沉积提取有色金属用钛阳极,阳极在电解冶金在湿法冶金工业中已经占有很大的比重,采用电解治金生产的有色金属有Si,Cd,Cu,Mn,Co,Cr等。电沉积提取金属要选用合适的阳极材料。对阳极要求稳定、耐蚀,可长期使用,对电解过程有良好的电催化活性,以降低阳极反应的过电位和槽电压。近些年来电沉积提取金属工业已广泛使用涂层钛阳极,随着湿法冶金技术成为主流技术,贵金属表面改性涂层钛阳极板材料必将成为这一领域的关键阳极材料。

       3、电解法制离子水(碱性离子水和酸性离子水)钛阳极,国内外过去的离子水生成器的阳极、阴极均用钛镀钼电极。采用贵金属表面改性涂层钛阳极板,可使电解槽处于高槽电压下操作,产出高性能的碱性离子水和酸性离子水,各方面性能可与钛镀钼电极相比。且贵金属表面改性钛阳极板材料价格低廉,有利于规模化生产。

       4、水处理用钛阳极在工业用水的处理,医院污水的处理,电镀工厂含氰废水的处理,以及发电厂冷却循环水的处理中均要采用高性能的涂层钛阳极材料,采用贵金属表面改性涂层钛阳极材料可有效地净化处理,使阻垢率大于90%,除垢率天于或等于94%,杀菌率大于95%,灭藻率100%,符合污水排放的相关标准。

       涂层钛阳极材料制备一般采用热分解法制备,将铂族贵金属在合适的溶剂中搅拌溶解形成贵金属涂层溶液,将溶液涂覆于预处理的钛基体上,溶剂在高温氧化过程中蒸发,于350~450°C分解,在钛金属基体上形成几微米到十几微米厚的活性氧化物层。

       在热分解过程中,金属钛基体表面被部分氧化形成一层薄的TOx,隔离了基体金属和涂层材料的连接,增大阳极电阻,影响到活性物层的电化学行为和服役寿命,同时涂层成分和涂液配比不一致,导致涂层结构成分分布不均匀,导致部分涂层混合氧化物颗粒过长,限制了高性能阳极材料的开发。目前涂层钛阳极材料仍存在一些缺点,如贵金属元素用量大,造成阳极材料成本过高。贵金属涂层和钛基材的结合力在复杂电场、苛刻工况条件下急剧衰减,造成涂层脱落,基材腐蚀。基于以上问题必须在钛阳极板材料的制备工艺进行改进。