钛基氧化物涂层阳极研究(三)：二氧化铅系列涂层
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
钛基氧化物涂层阳极研究(四)：锰系、铱系和钴系涂层
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。
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。
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]。
钛镀二氧化铅阳极
钛镀二氧化铅阳极二氧化铅电极具有耐化学腐蚀性强、氧超电位高、在水溶液里电解时氧化能力强、可通过电流密度大，适合在各种析氧体系条件下的使用。
目前已广泛应用于电镀、湿法冶金、废水处理、阴极防腐等领域。
二氧化铅电极作为贱金属阳极使它较传统的贵金属电极（如MMO电极、钛镀铂电极等）具有特别突出的价格优势。
优越性能1. 析氧电位高、氧化能力强2.能在高电流密度下使用，电流效率高，使用寿命长3. 耐腐蚀性好：在强酸H2S04或HN03中有较高的稳定性4. 钛基二氧化铅电极较传统的石墨电极更容易机械加工、强度更高，耐腐蚀性更强；寿命长、能耗低，不像石墨电极在使用过程中会膨胀脱落，不存在阴极沉积金属产物中碳含量升高的风险。
5.与传统的铅阳极相比，钛基二氧化铅电极的优势在于：（1）强度更大，重量更轻：使用过程中不易变形，可维持相对固定的极间距，降低槽压节省电能，同时电极工作更加稳定避免了频繁维护对客户造成的经济损失，降低工人劳动强度（2）耐腐蚀性强、寿命长，使用过程中二氧化铅溶解速度低，对阴极产品的污染小。
（3）二氧化铅电极同铅阳极腐蚀机理不同。
铅阳极在硫酸体系中使用时，表面生成一层氧化铅薄膜，可减缓阳极的腐蚀。
但是生成的这层膜层比较松散，尤其在含有少量氯离子的电解液中使用，膜层更容易被击穿、冲刷脱落；深层裸漏出来的铅表面继续氧化生成氧化膜，再被击穿，如此循环，加速阳极的腐蚀。
而二氧化铅电极在工作时始终是氧化铅涂层发生电化学腐蚀，故能保持较低的阳极腐蚀速率，因此阳极寿命相对较长。
6.相较传统的MMO电极、钛镀铂电极，性能接近、价格更便宜，初期投入少，维护方便。
应用领域1.湿法冶金行业中存在氯酸盐体系电解、硫酸盐体系电解、氯酸盐硫酸盐混合体系电解等几种作业环境。
二氧化铅电极适用于：（1）在硫酸体系中，电解制备镍、钴、铜、锌、锰、锡等多种有色金属。
（2）在含少量氯离子的硫酸体系中，电解冶炼有色金属。
2.在铬酸等强酸性溶液中镀铬，镀硬铬，钢铁工业中制造无锡薄钢板用。
钛基锡锑中间层上二氧化铅电沉积过程的研究
于 电有 机 合 成 和 污 水 处 理 等 方 面 。为 了 改 进
现 为在 同一 电位 下 阴极 扫 描 时 的沉 积 电 流 大 于 阳
０
０ ５ １ ０ １ ５ ２ ０ ２ ５ ３ ０ ． ． ． ． ． ．
ｔｔ ／
图 ３ ，／ｍ ｔｔ 因次 曲 线 ， ～ ／ 无
图 ３曲线 ａ表示 式 （ ） 对 应 的 瞬时 成核 理 论 １所
Ｓ ｕ ｙ ｏ ａ ｏ ｉ ｅ Ｅｌ ｃ ｒ ｄ ｐ ｓｔ０ ｏ ｅ ｓ ｏ ｔ ｄ ｆ Ｌｅ ｄ Ｄｉ ｘ ｄ ｅ ｔ ０ ｅ ０ ｉｉ ｎ Ｐｒ ｃ ｓ ｎ Ｔｉ ｎ 一 ｂ２ Ｅｌ ｃ ｒ ｄｅ ／Ｓ Ｏ２ Ｓ ０５ ｅ ｔｏ
ＹＡＯ ｎ — Ｙｉ ｇ ＷＨ，Ｗ ＡＮＧ ａ Ｃｈ ｏ
引 言
二氧 化铅 电极 由于具 有 较 高 的 电化 学 活 性 、 低 廉 的价格 及 良好 的稳 定 性 等 特 点 而 被 广 泛 地 应 用
合 力 、 少界 面 电阻 和 内应 力 。人 们 对 在 锡 锑 氧 化 减 物 上制 备二 氧化 铅 电极 进 行 了大 量 研 究 ， 是 主要 但
位 阶跃 暂态 和 阻抗． 电位 测试 ， 行 恒 电位 阶跃 暂 态 进
的形 成和新 相 的生 长 ， 电流 逐 渐 上 升 ， 电流 达 到 在 最 大值 后 出现 电流 衰 减 ， 时 可 能 发 生生 长 中心 的 此
钛基二氧化铅阳极、泡沫镍阴极电化学降解偶氮类染料酸性红18的研究
关键 词 ： 酸性 红 １ 电化 学 ８ 脱 色
有多个官能团和复杂的芳香族结构 ， 以至于其难以
酸性红 １（ Ｒ ８ ， ８ Ａ １）分子结构式如图 １化学纯 ； ，
去离子水 ； 无水硫酸钠 ， 氯化钠 ， 浓硫酸 ， 浓盐酸 ， 氢 氧化钠 ， 重铬酸钾 ， 硫酸银 ， 硫酸汞， 酸亚铁铵 ， 硫 邻 苯二甲酸氢钾， 邻菲 哕啉 ， 六氯铂酸钾 ， 六水 氯化钴 均为分析纯 （ Ｒ 。 Ａ ）
酸性红 １ 是偶氮类 染料中具有代表性 的一种 ８ 染料 ， 它能分解产生 ２ 多种致癌芳香胺 ， Ｏ 经过活化
在硫酸钠和氯化钠பைடு நூலகம்种 电解质体系下 的不同降解机
理。
作用改变人体的 Ｄ Ａ结 构引起病变 和诱发癌症 ， Ｎ
其化学结构式如图 ｌ 。
１ 试验部分
１ １ 试 剂 ．
印染废水难以脱色主要是因为合成染料通常含
考察了 电压 、 电流、 电解质含量 、 Ｈ值 等因素对酸 ｐ
性红 １ 电化学降解 的影 响， ８ 同时探讨 了酸性红 １ ８
自 制无机玻璃 电解槽（０ ｍＸ１ ２ ｃ ０ ｍＸ１ ｍ ， ｃ ６ ） ｃ
钛基二氧化铅 阳极 （３ｃ ｃ １ ｍ ， １ ｍＸ６ ｍＸ０ ） 泡沫镍 ．ｃ
第５ 期
钛基二氧化铅阳极、 泡沫镍 阴极电化学降解偶氮类染料酸性红 １ ８的研 究
１ ７
钛基二氧化铅阳极
钛基二氧化铅阳极
钛基二氧化铅阳极是一种特殊的电极材料，具有许多优势和应用。
首先，这种阳极在使用过程中不会造成对电解溶液的铅污染，从而无需对电解液进行专门的除铅处理，也能避免阴极产品铅元素的吸入，提高成品的纯度。
其次，钛基二氧化铅阳极能显著提高电流效率，通常可以达到93%-95%，比传统的铅阳极高出4%-5%。
此外，使用这种阳极的槽电压比铅阳极槽电压低5%-8%，具有显著的节电效果。
再次，钛基二氧化铅阳极的使用寿命是铅阳极的1.5-2.0倍，尽管其一次性投入造价约是铅阳极的2倍，但其基材和导电棒可重复使用，因此从长期来看，其成本效益是显著的。
最后，钛基二氧化铅阳极具有耐化学腐蚀性强、氧超电位高、在水溶液里电解时氧化能力强、可通过电流密度大等特点，因此广泛应用于电镀、湿法冶金、废水处理、阴极防腐等领域。
总的来说，钛基二氧化铅阳极是一种高效、环保、耐用的电极材料，已经在许多工业领域取代了传统的电极材料。
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钛基氧化物涂层阳极研究(三)：二氧化铅系列涂层
2016-08-17 13:10来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
二氧化铅电极
钛阳极铅系涂层电极是指在钛基体上涂覆氧化铅的电极。
二氧化铅电极在水溶液中电解时具有析氧电位高,氧化能力强,耐腐蚀性好、导电性好、可通过大电流等特点。
因此二氧化铅氧化物作为重要的电极被广泛应用。
目前,二氧化铅电极广泛使用钛作为电极基体,即钛基二氧化铅电极(Ti/β-PbO2)。
由于β-PbO2固有的电积畸变使β-PbO2与基体不能牢固地结合,使用过程中钛基体会产生氧化物薄膜,会使金属钛钝化,导致导电困难。
为了提高二氧化铅电极的坚固性、导电性和耐腐蚀性,研究人员对电极底层和表面层进行了改进,并增加了中间层。
中间层的作用是加强基体与活性层的附着力, 避免涂层脱落,防止钛基体的钝化,保护钛基体不被氧化,避免高阻性二氧化钛氧化膜的生成,从而有利于提高电极的寿命和稳定性。
范洪富等制备了含SnO2中间层的PbO2电极,结果表明增加SnO2中间层可有效提高PbO2电极的电催化性能。
尹红霞等采用电沉积-热解氧化法制备了含中间层SnO2+Sb2O3的钛基体二氧化铅电极(Ti/SnO2 + Sb2O3/PbO2)。
研究表明, Ti/SnO2+ Sb2O3/PbO2电极对甲基橙具有很好的脱色降解作用,锑掺杂量摩尔比Sn∶Sb = 10∶1 时,电极的脱色降解效果最优。
徐亮等制备了Ti/PbO2电极和含有中间层的Ti/MnO2/PbO2电极。
结果表明, 含有中间层的Ti/MnO2/PbO2电极的稳定性、寿命、析氧电位以及电催化活性都较不含中间层的Ti/PbO2电极有所提高。
在电沉积β-PbO2层时,由其晶体结构所决定,不可避免地产生β-PbO2镀层内固有的内应力,可通过向涂层中掺杂防腐蚀的、电化学性能不活泼的颗粒物料和纤维物料来消除这种内应力。
因此掺杂其他物质成为当前研究的重点。
Liu等制备了Ti/Bi-PbO2电极。
通过检测发现,掺杂Bi可以减小晶粒尺寸,从而使
Ti/Bi-PbO2电极不但具有良好的电催化性能而且能耗很低。
Bi的掺杂是一种新的尝试,值得进一步研究。
卢鑫等采用电沉积法制备了含有中间层的Bi、Co、Cu、Sn 4种元素掺杂的钛基PbO2电极,研究表明,掺杂Co电极的电催化活性有明显提高。
Andrade等制备了纯的Ti-β-PbO2电极和掺杂Fe和F的Ti-Pt/β-PbO2-Fe,F电极。
通过TOC检测发现, 在降解有机废水的效果上, 后者明显优于前者。
Tong等采用电沉积的方法制备了(Ti/ PTFE-β-PbO2)电极。
研究表明与普通的Ti/β-PbO2电极相比Ti/PTFE-β-PbO2电极在硫酸溶液中电解时显示出很长的寿命。
因为PTFE的掺杂可以减小内部压力,使涂层表面变得更光滑。
这种电极具有良好的发展前景。