钛基氧化物涂层阳极研究(四)：锰系、铱系和钴系涂层
钛基贱金属氧化物涂层阳极的研究进展
文章编号 ： １０ ．７ １ ０ ７增刊．６ ６０ ０ １９ ３ （ ０ ） ２ ２ ９ －４
ｌ 引 言
电极作 为异相 电催 化剂是 电解 、电镀 、电铸 、污水 处理 、 腐蚀 保护等 电化学工程 中的主要 部件 。为 电化学
反应提供 了场所 ，对生产过程影 响最大 。电化 学催 化剂
同时。同样承受着贵金属高 昂的价格和难 以推广 的遗撼。 因此 ，寻找新型的电催化活性较 高、性能稳定、价格低廉 的贱金属来代替贵金属电极材料 ， 为钛基金属氧化物涂 成 层阳极研究中的一个重要课题。
中间层 的加 入使 贱金 属氧 化物涂层 阳极 获得 了意
想不到 的效果： 极大增加 了贱金 属氧化物涂层阳极的稳 定性 、导 电性 ，但 对催化活 性影响说法不一。粱镇海等 人［选择 Ｓ Ｏ ＋Ｒ Ｏ ＋Ｍｎ ４ １ ｎ２ ｕ２ Ｏ 作中间层研 究 了 Ｔ／ Ｏ ｉ Ｍｎ ｘ 型阳极 的稳定 性 。在 ２ ％ Ｈ Ｓ ４ ０ ２Ｏ 中，３ ℃，４ ｋ ／ 的 ０ ０ Ａ ｍ２
类 ‘。
解决的关键 问题 。重点 阐述 了几种有代表性 、具有广 阔
应用 前景的贱金属 氧化 物涂层 阳极 ， 并对其 未来的发展 及应用 前景进 行 了展 望．
关键词 ： 钛 基体 ；贱 金属；氧化物涂层 ；阳极
中图分类号 ： ０ ４ ． ６ ３３ ６
文献标 识码 ：Ａ
２ 开发贱 金属氧化物涂层 阳极 的关键 问题
对 于工 业应用 而言 。在 电极材 料 必备 的 多种 性 能 中，稳定性是至关重要 的，它是发挥 电极其 它性 能的先
必须具备的性 能主要 有：导 电性 。稳定性 （ 即一定的寿
命） 。电催化 活性 （ 包括 实现 或加速 目标 反应与抑 制有 害副反应 。 也包括 能耐 受杂质 及中间产物的作用而 不致 较快地 中毒 失活 ） 。对于 阳极 材料 ，尤其 是用于工业 电
钛阳极详解
钛阳极详解什么是钛阳极？钛阳极全称叫钛基金属氧化物涂层钛阳极（MMO）。
也叫KSA阳极。
（尺寸形状稳定型阳极）。
它以钛为基板，在钛基板上刷涂贵金属涂层，使其具有良好的电催化活性及导电性。
钛阳极分类：按照在电化学反应中阳极析出气体来区分，析出氯气的称析氯阳极，如钌系涂层钛电极：析出氧化的称为析氧阳极，如铱系涂层钛电极和白金钛网/板。
析氯阳极（钌系涂层钛极）：电解液中氯离子含量高：一般在盐酸环境及电解海水，电解食盐水环境。
对应我公司产品为钌铱钛阳极，钌铱锡钛阳极。
析氧阳极（铱系涂层钛电极）：电解液一般为硫酸环境。
对应我公司产品为铱钽阳极，铱钽锡阳极，高铱阳极。
镀铂阳极（白金钛网/白金钛板）：钛为基材。
表面镀上贵金属铂，镀层厚度一般为1-5um（微米）。
白金钛网网孔规格一般为12.7*4.5mm或6*3.5mm.阳极的选择:如果客户不清楚应该用什么阳极,我们就需要客户提供阳极工作的环境及介质:1. 每平方米的电流密度.(单个阳极所承载的电流强度除以电极表面积)2. 温度.3. PH值.4. 溶液的成分构成及比例.5. 生产的产品或用途等.钛阳极上金属氧化物涂层的作用是什么?通过覆盖不同的涂层,增强导电性能及电催化活性,促进电解反应过程及延长阳极在不同使用环境下的使用寿命,达到预期的使用效果.钛阳极上金属氧化物涂层的厚度问题:起电化催化反应的主要是涂层中的贵金属,只有贵金属含量达到使用要求才能保证阳极产品的正常工作.厚度只是一个表象,主要由刷涂的遍数和溶剂的浓度决定,和贵金属含量含量的多少没有直接联系,过厚的涂层反倒更容易脱落.什么叫阳极钝化什么是金属的钝化现象?把铁丝浸在稀硝酸中时,铁丝很快就会溶解,但吧铁丝放在浓硝酸中时铁丝的溶解现象几乎完全停止了.这时如果把铁丝重放回稀硝酸中,铁丝已不再溶解,用肉眼甚至用显微镜观察也看不出铁丝表面有什么变化,人们认为铁丝这时处于钝化状态.阳极在电角运转过程中,工作寿命有一定的期限.当电压升的很高,实际上没有电流通过时,阳极便失去作用,这种现象称为阳极钝化.阳极使用寿命的影响因素主要有哪些:1. 电流密度:电流密度和阳极寿命成反比.电流越大,阳极使用寿命越短.我公司阳极设计电流密度为2000A/M2内.建议电流密度不要超过2000A/M2.另外尽量避免电流忽大忽小.2. 钛基材:阳极的基材一般选用纯钛,且要求在TA1的材质以上,若使用的基材纯度不够,耐腐蚀性能就会大打折扣,对阳极的使用寿命有很大影响.3. 电解液:电解液中禁止含有氟离子,氰基离子和硫离子,如有对阳极的寿命影响也比较大.电解液中氯离子含量应控制在200PPM以内.4. 倒极:倒极是阳极修复时时常采用的一种方式,可以使已经钝化的旧涂层从基体表面脱落.所以在使用中禁止到极.5. 频繁断电:在没有电流通过的情况下,涂层在溶液中长时间浸泡会受到很大损害.所以在阳极不工作的时候最好通以很小的电流,维持回路的产生,.长时间不用的时候,将阳极从液体中取出,用清水冲洗干净,晾干存放.6. 人为损伤:阳极表面不能有硬伤,如果部分涂层受损,即使是很小的一道划伤,也会使阳极迅速被腐蚀\钝化,最后导致失效.所以在安装及使用阳极中要轻拿轻放,避免磕碰.7. 短路.禁止在通电情况下的阴阳极接触.短路造成的瞬间电流非常大,可烧毁极板.8. 温度:温度和阳极寿命也成反比关系,我公司设计阳极设计温度为40-60度,.建议温度不要超过6 0度.钛阳极的优点(和铅阳极,铅锡阳极对比):1. 尺寸稳定(基体不溶解),极间距不变化,可保证槽电压稳定.2. 工作电压低,电能消耗少,比铅阳极节电20%.3. 阴极产物纯度高.4. 不会产生阳极泥,不污染槽体.5. 重量轻,可降低劳动强度.6. 基体可反复使用.钛阳极在电镀行业的应用电镀的定义:就是利用电解原理在某些金属表面上镀一薄层其它金属或合金的过程,一般情况下,镀层金属做阳极,被氧化成阳离子进入电镀液:待镀的金属制品做阴极,镀层金属的阳离子在金属表面还原形镀层.一般需要含镀层阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变.电镀的目的:是在基材上镀上金属镀层,改变基材表面性质或尺寸,电镀能增金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。
大连理工大学科技成果——钛基氧化物涂层阳极的制备
大连理工大学科技成果——钛基氧化物涂层阳极的制备
一、产品和技术简介
通过添加一种或几种贵金属、稀土及其它添加剂，采用热分解法制备不同成分的钛基氧化物涂层阳极，采用特殊方法增强涂层与基体间结合力，研制出了适合海水条件下的金属氧化物阳极涂层，提高了电化学性能和物理性能。
产品主要包括：钌钛阳极、钌铱钛阳极、钌铱钴阳极、铱锡钛阳极、钌铱锡钛阳极等。
特点：
1、电流效率高：与石墨阳极相比，在相同的电流密度下，可降低槽电压约1V；
2、电极使用寿命长：石墨电极一般使用寿命2—8个月，涂钌钛阳极可使用5—10年，提高15—36倍；
3、优良抗腐蚀性能；
4、电极的规格尺寸可以根据用户需求设计；
5、电极基体可以多次重新使用；
6、对介质不产生污染。
二、应用范围：钛基氧化物涂层阳极已广泛用于海水电解防污、阴极保护、电解、废水处理、电解合成、氯碱、电渗析等领域。
钛基体处理槽，烘道，氧化加热炉，排风机，行车。
三、规模与投资：厂房200m2；设备费30万元。
3000-8000元/m2。
四、提供技术的程度和合作方式：技术转让，产品加工。
涂层钛阳极
钛阳极钛阳极全称为钛基混合贵金属氧化物涂层钛阳极（MMO）。
也叫DSA阳极。
（形状稳定型阳极）。
它以钛为基材，在钛基材上刷涂贵金属涂层，使其具有良好的电催化活性及导电性。
钛阳极分类：按照在电化学反应中阳极析出气体来区分，析出氯气的称析氯阳极，如钌系涂层钛电极：析出氧化的称为析氧阳极，如铱系涂层钛电极和白金涂层（或镀铂）。
析氯阳极（钌系涂层钛极）：电解液中氯离子含量高：一般在盐酸环境及电解海水，电解食盐水环境。
析氧阳极（铱系涂层钛电极）：电解液一般为硫酸环境。
镀铂阳极（铂涂层阳极）：钛为基材。
表面镀上贵金属铂，镀层厚度一般为1-5um（微米）。
白金钛网网孔规格一般为12.7×4.5mm或6×3mm。
阳极的选择需要阳极工作的环境及介质:1.每平方米的电流密度(单个阳极所承载的电流强度除以电极表面积)；2.温度；3.PH值；4.溶液的成分构成及比例；5.生产的产品或用途等。
钛阳极上金属氧化物涂层的作用是什么?通过覆盖不同的涂层,增强导电性能及电催化活性,促进电解反应过程及延长阳极在不同使用环境下的使用寿命。
钛阳极上金属氧化物涂层的厚度:起电化催化反应的主要是涂层中的贵金属,只有贵金属含量达到使用要求才能保证阳极产品的正常工作寿命。
厚度只是一个表象,主要由刷涂的遍数和溶剂的浓度决定,和贵金属含量含量的多少没有直接联系,过厚的涂层反倒更容易脱落。
阳极钝化阳极在电解运转过程中,工作寿命有一定的期限.当电压升的很高,实际上没有电流通过时,阳极便失去作用,这种现象称为阳极钝化。
阳极使用寿命的影响因素主要有哪些:1.电流密度电流密度和阳极寿命成反比，电流越大，阳极使用寿命越短。
我公司阳极设计电流密度为2000A/M2内.建议电流密度不要超过2000A/M2.另外尽量避免电流稳定。
2.钛基材阳极的基材一般选用纯钛,且要求TA1的材质，若使用的基材纯度不够，会降低钛阳极耐腐蚀性能，影响钛阳极的工作寿命。
基于钛阳极氧化物涂层的性能对比
基于钛阳极氧化物涂层的性能对比发布时间：2022-12-29T07:29:38.449Z 来源：《科学与技术》2022年9月17期作者：孟鹏帅贺斌[导读] 为研究不同石墨烯含量的钛阳极氧化物涂层的性能，本文利用热分解法制备了含石墨烯的Ti/IrO2-Ta2O5-G阳极，分析了加入石墨烯对两种钛阳极性能的影响。
孟鹏帅贺斌西安泰金工业电化学技术有限公司陕西西安 710000摘要：为研究不同石墨烯含量的钛阳极氧化物涂层的性能，本文利用热分解法制备了含石墨烯的Ti/IrO2-Ta2O5-G阳极，分析了加入石墨烯对两种钛阳极性能的影响。
利用电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪等分析了钛阳极循环伏安、强化电解寿命和阳极极性等电化学性能。
研究结果表明，添加石墨烯的Ti/IrO2-Ta2O5-G活性、使用寿命等得到了进一步的提升。
关键词：钛阳极；金属氧化物涂层；强化电解寿命中图分类号：TG335.86 文献标识码：A引言：在钛基体上涂抹二氧化铱可以制备钛阳极氧化物涂层，二氧化铱涂层使用寿命和电催化活性较强，原因是二氧化铱中Ir3+/Ir4+离子电极位较低，因此在酸性环境中，其析氧催化活性较高。
但是二氧化铱涂层存在价格贵、寿命短和易脱落等问题，在其中加入Ta、Sn等金属，可以提高二氧化铱涂层使用寿命。
1 试验方法1.1 试验仪器和材料试验药剂：草酸、无水乙醇、氯铱酸（30%纯度，H2IrCl6·6H2O）、TaCl5正丁醇溶液（2g/ml-1）、氯化钠（HCl）、碳酸钠（Na2CO3）、氢氧化钠（NaOH）、磷酸三钠（Na3PO4）、浓硫酸（H2SO4）等溶液。
试验仪器：数显恒温槽、电子调节万用电炉、超声波清洗器、电子分析天平、场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射仪等。
1.2 钛阳极氧化物涂层制备1.2.1 钛基体处理试验基体采用工业TA2钛板，对其进行喷砂处理，然后利用酸溶液和碱溶液对钛基体进行清洗[1]。
钛阳极简介
原理金属氧化物涂层钛电极，按照在电化学反应中阳极析出气体来区分，用于阳极上析出氯气的称为析氯阳极，如钌系涂层钛电极；用于阳极上析出氧气的为析氧阳极，如铱系涂层钛电极。
涂层钛电极最早是1965年H.Beer发明的。
涂层钛电极问世后，显示出无比卓越的性能，很快在许多电解工业获得广泛应用，经国计民生带来很大好处。
优点经过多年工厂生产和研究发现，与传统的石墨电极、铅基合金电极相比，钛电极的优点有：（1）阳极尺寸稳定，电解过程中电极间距离不变化，可保证电解操作在槽电压稳定情况下进行;(2)工作电压低,因此电能消耗小,直流电耗可降低10%---20%.(3)钛阳极工作寿命长,隔膜法生产氯气工业中,金属阳极耐氯和碱的腐蚀,阳极寿命已达6A以上,而石墨阳极仅8个月;(4)可克服石墨阳极和铅阳极溶解问题,避免对电解液和阴极产物的污染,因而可提高金属产品纯度.(5)可提高电流密度.(6)氯碱生产中,使用钛阳极后,产品质量高,氯气纯度高,不含CO2,碱浓度高,可节省加热用蒸气,节省能源消耗.(7)耐腐蚀性强.(8)可避免铅阳极变形后的短路问题,因而可提高电流效率.(9)钛电极重量轻,可减轻劳动强度.(10)形状制作容易,可高精度化.(11)基体可反复使用应用涂层钛电极的应用:氯碱工业,氯酸盐工业,次氯酸盐工业,高氯酸盐的生产,电解法制造铜箔,过硫酸盐电解,电解有机合成,电解提取金属,电解银催化剂的生产,电解氧化法回收汞,电解水,二氧化氯的制取,医院污水处理,电镀工业,生活用水和食品用具的消毒,发电厂冷却循环水的处理,电解法制取酸碱离子水,钢板镀铬\镀钯\镀金\镀钌,电渗析法淡化海水,具体可见东莞市升瑞资公司网站有详细介绍 .产品应用领域涉及化工,冶金,水处理,环保,电镀,电解有机合成,及其他电解行业钛电极的发展以及制造工艺最早在1786至今200多年。
电解的过程是将电能转换成化学能。
最具代表的烧碱工业水溶液电解工业很能说明电极材料发展史。
钛基金属氧化物阳极的耐用性研究进展
钛基金属氧化物阳极的耐用性研究进展王晶晶;秦国彤;魏微【摘要】本文较全面地介绍了钛基金属氧化物阳极失效的几个主要原因：涂层溶蚀、涂层剥落、钛基体钝化、涂层“毒化”、机械损坏、不合理的工况条件等；并根据目前国内外采取的措施进行归纳和总结，提出了提高钛基金属氧化物阳极寿命的对策，为电化学稳定性更高的新型金属氧化物阳极的研制提供思路。
%This paper introduces the main reasons for Ti based metal oxide anodes＇degradation including dissolution and desquamation of coating, passivation of Ti substrate, ＂poisoning＂of coating, mechanical damage, unreasonable working conditions and so or~ According to the recent measures taken by domestic and international researchers, the countermeasures to increase the life of Ti based metal oxide anodes were summarized and proposed and some ideas for preparing new-style metal oxide anodes with higher electrochemical stability are provided.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2012(033)002【总页数】5页(P144-148)【关键词】钛基金属氧化物阳极;电极失效;阳极寿命【作者】王晶晶;秦国彤;魏微【作者单位】北京航空航天大学化学与环境学院,北京100083;北京航空航天大学化学与环境学院,北京100083;北京联合大学文理学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG174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基氧化物涂层阳极的更替过程［1］。
铱钽氧化物涂层钛阳极
铱钽氧化物涂层钛阳极铱钽氧化物涂层钛阳极？哎呀，这听起来像是啥高大上的科学名词吧？但它背后有个很有趣的故事，涉及到钛阳极、铱钽氧化物这些看起来让人头大的元素。
别担心，今天咱们就轻松聊聊它们。
你可能每天都在接触这些“高科技”，只不过它们大多隐藏在不显眼的地方，没人特别注意罢了。
咱们先从钛阳极说起。
钛嘛，大家知道，轻而坚固，还特别耐腐蚀，简直是个金属界的“硬汉”。
要是把它做成阳极，用在电化学领域，它的表现简直堪称神级。
可是，钛虽然好，表面有点“挑剔”，容易形成一层薄薄的钝化膜，这层膜虽然能保护钛，但有时候也会影响钛的电化学性能。
怎么办呢？加点“外援”，给钛涂上一层铱钽氧化物。
这就像给钛装上了“防弹衣”，既能保持钛的强度，又能提升它的抗腐蚀能力。
铱钽氧化物涂层的出现，简直就像是为钛阳极打了一针“强心剂”。
这种涂层的好处可不止一两点。
它能有效提升钛阳极的稳定性。
你想啊，钛本身在一些恶劣的环境下可能会“受伤”，但涂层一加，简直是给它穿上了一层铠甲。
无论是酸性还是碱性环境，铱钽氧化物涂层都能让钛阳极稳如老狗，完全不怕。
你要知道，很多化学过程中的腐蚀性可不是闹着玩的，一点点小小的失误就可能导致大问题，而有了这层涂层，问题基本不大。
咱们再来看看铱钽氧化物涂层的“化学天赋”。
你以为铱和钽这俩金属只是看着吓人，其实它们都是极其耐腐蚀的超级战士，尤其是在高温高压的条件下，铱钽氧化物涂层的表现可谓是杠杠的。
你想想看，普通的金属在高温下都得“打退堂鼓”，铱钽氧化物涂层却能坚守岗位，保持超强的稳定性，这就像是给钛阳极装上了个“不怕烤”的保护罩，真是让人佩服得五体投地。
铱钽氧化物涂层的导电性也是一大亮点。
这层涂层不仅能保护钛阳极，还能让它在电化学反应中发挥出色的表现。
你试过在电池里装点高科技的材料吧？那效果肯定比你随便找块金属强多了。
铱钽氧化物涂层的导电性能非常好，能在电流通过时保持稳定，有效避免了过热或是电阻过大的问题。
这对于一些需要精确控制电流的工业应用，简直是个救星。
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钛基氧化物涂层阳极研究(四)：锰系、铱系和钴系涂层2016-08-17 13:14来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
钛基氧化物涂层阳极
钛阳极锰系涂层电极是指在钛基体上涂覆二氧化锰的电极。
它的氧过电位很低,对于析氧反
应有很高的催化活性,并且具有很好的耐腐蚀性。
因此,钛阳极锰系涂层电极被认为是一种很有前
途的电极。
为了提高其导电性能,研究人员向二氧化锰涂层中添加活性元素,以及在基体和涂层
之间涂覆各种金属氧化物作为中间层。
这将是锰系涂层电极研究的方向。
钛阳极铱系涂层电极是指在钛基体上涂覆二氧化铱的电极。
它在阳极析出氧情况下,显示
出卓越的电解耐久性和电催化活性。
但单纯的二氧化铱涂层容易脱落、电极寿命短,价格昂贵。
所以研究者开始研究向二氧化铱涂层中加入其他金属氧化物。
目前研究和使用的铱系涂层电极有
IrCo、IrTa、IrSn、IrTaCo、IrPtTa、IrRuTi、IrRuPdTi等。
IrTa涂层电极是目前用于析氧反应
最好的电极之一。
钛阳极钴系、锑系、钯系等一些金属氧化物涂层电极的独立研究比较少,这些金属氧化物
大多用于掺杂。
例如SnSbCo氧化物涂层、PdTiSnSb氧化物涂层和SnSbPt氧化物涂层等。