一种钌铱锡钴混合贵金属涂层阳极材料及其制备方法与流程

本发明涉及钛阳极材料，尤其涉及一种钌铱锡钴混合贵金属涂层阳极材料及其制备方法。

背景技术：

1、钛阳极是一种在电解工业中广泛应用的不溶性阳极，它由钛基材和贵金属氧化物涂层组成，具有尺寸稳定、耐腐蚀、电能消耗低、使用寿命长等优点。钛阳极的性能主要取决于涂层的种类、结构和厚度，不同的电解条件需要不同的涂层设计。钛阳极的应用领域涉及化工、冶金、水处理、环保、电镀、电解有机合成、电渗析、阴极保护等众多行业。

2、尽管钛阳极具有许多优点，但钛阳极在氯化物和硫酸盐混合体系中由于电解液中含有高浓度的氯离子和硫酸根离子，会对钛阳极的涂层造成严重的腐蚀，使涂层脱落或破坏，影响电极的性能和稳定性，导致阳极使用寿命非常短。同时钛阳极在析氧析氯反应中的电位不匹配问题，导致电极性能下降和能耗增加。这种问题主要发生在电解水或电解含氯水的过程中，由于析氧反应和析氯反应的电位差较大，钛阳极的涂层难以同时满足两种反应的电催化需求，导致电极的电化学活性和效率降低，同时也增加了电解的槽电压和电能消耗。

3、目前通常采用含贵金属钌，铱的涂层来提高钛阳极的性能，但随着贵金属钌，铱价格飞涨，使涂层钛电极的生产成本日益提高，企业生产和使用涂层钛电极的成本增加，性价比降低。

4、因此，研发一种低成本且电极的性能和稳定性良好，使用寿命长的阳极材料是目前行业的主要发展趋势。

技术实现思路

1、为解决上述问题本发明提供了一种钌铱锡钴混合贵金属涂层阳极材料，通过在钛基材上涂覆钌、铱、锡、钴的混合金属盐溶液，然后进行热处理，形成组合涂层，提高了电极的性能和稳定性，延长材料的使用寿命。

2、本发明所述钌铱锡钴混合贵金属涂层阳极材料的制备方法包括以下步骤：

3、s1、将基材依次进行酸处和碱处理以去除基材表面的氧化物、油脂等杂质；

4、s2、将处理好的基材浸入酸溶液中进行酸刻蚀；

5、s3、配置含钌、铱、锡、钴的混合金属盐溶液，将所述金属盐溶液均匀涂覆到酸刻蚀后的基材上，对基材进行热处理，重复涂覆-热处理步骤6-8次得到钌铱锡钴混合贵金属涂层阳极材料。

6、进一步地，所述基材为钛或钛合金材料。

7、进一步地，所述酸处理通过将基材浸入酸处理剂中进行。

8、进一步地，所述酸处理剂为硝酸溶液，所述溶液中硝酸的浓度为100～120g/l。

9、进一步地，所述碱处理通过将基材浸入碱处理剂中进行。

10、进一步地，所述碱处理剂为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠液浓为15％～30％。

11、进一步地，所述酸处理和碱处理在加热或超声条件下进行，所述加热温度为50℃～100℃，所述超声频率为20～40khz。

12、进一步地，所述酸溶液为硫酸溶液、盐酸溶液、草酸溶液、氟化氢溶液中的一种或几种。优选的，所述酸溶液为硫酸溶液、盐酸溶液、草酸溶液中的一种或几种。

13、进一步地，所述酸液浓度为5％～50％，刻蚀温度为20℃～100℃，刻蚀时间为5min～12h。

14、进一步地，所述金属盐为金属醋酸盐、金属硫酸盐、金属硝酸盐、金属氯化物中的一种或几种。

15、进一步地，所述含钌金属盐为硝酸钌、三氯化钌、硫酸钌、乙酸钌中的一种或几种；所述含铱金属盐为硝酸铱、氯化铱、硫酸铱中的一种或几种；所述含钴金属盐为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、乙酸钴中的一种或几种；所述含锡金属盐为四氯化锡、氯化亚锡、硫酸锡中的一种或几种。

16、优选的，所述含钌金属盐为三氯化钌，所述含铱金属盐为氯化铱，所述含钴金属盐为氯化钴，所述含锡金属盐为氯化亚锡。

17、进一步地，所述金属盐溶液中钌、铱、锡的浓度为0.1～2.0mg/ml。优选的，所述钌的浓度为0.1～0.8mg/ml，所述铱的浓度为0.1～1.5mg/ml，所述锡的浓度为0.1～0.5mg/ml。进一步优选的，所述钌的浓度为0.5mg/ml，所述铱的浓度为1.0mg/ml，所述锡的浓度为0.35mg/ml。

18、进一步地，所述钴的含量为锡的30％～50％。

19、进一步地，所述热处理温度为300℃～1200℃，所述热处理时间为15min～30h。

20、进一步地，所述热处理分两步进行，第一步热处理温度为300℃～800℃，热处理时间为2～30h，第二步热处理温度为800℃～1200℃，热处理时间为15min～12h。

21、本发明还提供了一种根据上述方法制备而成的钌铱锡钴混合贵金属涂层阳极材料。

22、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

23、本发明通过在钛基材上涂覆钌铱锡钴混合贵金属涂层，形成了组合涂层，提高了电极的电化学活性和稳定性。

24、本发明通过对基材进行酸刻蚀和碱处理，改善了基材的表面形貌和结构，增加了基材与涂层的粘接强度和耐腐蚀性。

25、本发明通过优化金属盐溶液的配比和浓度，以及热处理的温度和时间，控制了涂层的厚度和结构，提高了涂层的均匀性和质量。

技术特征：

1.一种钌铱锡钴混合贵金属涂层阳极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液为硫酸溶液、盐酸溶液、草酸溶液、氟化氢溶液中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸液浓度为5％～50％，刻蚀温度为20℃～100℃，刻蚀时间为5min～12h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐为金属醋酸盐、金属硫酸盐、金属硝酸盐、金属氯化物中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含钌金属盐为硝酸钌、三氯化钌、硫酸钌、乙酸钌中的一种或几种；所述含铱金属盐为硝酸铱、氯化铱、硫酸铱中的一种或几种；所述含钴金属盐为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、乙酸钴中的一种或几种；所述含锡金属盐为四氯化锡、氯化亚锡、硫酸锡中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液中钌、铱、锡的浓度为0.1～2.0mg/ml。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钴的含量为锡的30％～50％。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理温度为300℃～1200℃，所述热处理时间为15min～30h。

9.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述热处理分两步进行，第一步热处理温度为300℃～800℃，热处理时间为2～30h，第二步热处理温度为800℃～1200℃，热处理时间为15min～12h。

10.一种钌铱锡钴混合贵金属涂层阳极材料，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述方法制备而成。

技术总结本发明提供了一种钌铱锡钴混合贵金属涂层阳极材料及其制备方法，涉及钛阳极材料技术领域。本发明通过在钛基材上涂覆钌、铱、锡、钴的混合金属盐溶液，然后进行分步热处理，形成组合涂层，提高了电极的性能和稳定性，延长材料的使用寿命。技术研发人员：王红科,王宏刚受保护的技术使用者：宝鸡永吉泰金属科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26