用于制取臭氧的BDD电极及其制备方法

本发明属于电化学氧化，具体涉及一种用于制取臭氧的bdd电极及其制备方法。

背景技术：

1、金刚石是一种集多种优良性能于一体的功能性材料，具有非常高的化学稳定性，在室温下能够耐所有酸、碱及溶剂的腐蚀；另外，金刚石在已知材料中的析氧电位是最高的。而硼掺杂金刚石(以下简称bdd)具有一定的导电性，可以用来制作电解反应器的阳极，bdd电极一般是指在基体材料上面涂敷一层含硼金刚石膜，膜厚10微米左右。

2、传统臭氧是通过高压放电法或者紫外照射法甚至放射化学法制造的，具有一定的危险性，容易产生氮氧化物，污染环境，并且因为是空气源，臭氧容易逸出，危害人体健康；电解法制备臭氧技术是通过采用低压直流电对水进行电解，使水在阳极-溶液界面上发生氧化反应产生臭氧；臭氧在水中的溶解度高，不易逸出，臭氧水用于杀菌消毒安全可靠。

3、传统的金属电极表面的金属脱落容易造成重金属污染。而bdd是公认的电解法最佳的阳极材料，其中金属基bdd相对硅基来说更加节能，容易装配，不易破损；且bdd电极表面的金刚石物理化学性能稳定，成分是碳，对人体无害。

4、目前用于制取臭氧的bdd阳极需要开槽或者加工成网孔状，以方便臭氧水的流动。而用于充当bdd阳极基体的金属材料必须是阀金属，从而在阳极的强氧化反应过程中不被腐蚀。目前在相对便宜的钛、锆等阀金属上沉积金刚石的工艺没有得到解决，只能依靠铌钽等贵金属充当基体材料；现有技术中常采用的开槽后加工工艺：在金属基板上用激光打密密麻麻小圆孔，方便臭氧水的流出；但是现在激光打孔制备的金属基板，存在金刚石涂层与金属基板的附着力不佳，进而导致涂覆金刚石涂层时产品质量不稳定的问题；激光加工圆孔数量较多，加工费较高，而且去除的金属量很大，造成材料浪费。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种用于制取臭氧的bdd电极及其制备方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种用于制取臭氧的bdd电极的制备方法，包括如下步骤：

4、1)把阀金属拉成网状，冷压压缩和退火处理，得金属网板；

5、2)对金属网板进行预处理；

6、3)在经过预处理的金属网板表面沉积制备含硼金刚石膜，得到bdd电极；

7、4)：对步骤3)制备得到的bdd电极进行切割，得到需要的bdd电极尺寸。

8、在某些具体的实施方式中，所述阀金属为铌、钽、钛和锆中的至少一种；所述冷压压缩为对金属网板进行冷挤压，成型为所需厚度的金属网板；所述退火处理的工艺条件为：退火温度为800-1200℃，退火时间为12-36h。

9、在某些具体的实施方式中，所述预处理具体为：先用酸清洗5-15分钟，再进行喷砂处理，干燥即可。

10、在某些具体的实施方式中，所述沉积工艺具体为热丝化学气相沉积法，具体工艺条件为：气压3000pa，氢气流量2000sccm，甲烷流量80sccm，钽丝温度2000-3000℃，金属网板距离钽丝15-25mm，且金属网板温度为800-1000℃，生长20-30h。

11、在某些具体的实施方式中，所述含硼金刚石膜中硼碳比为1：(80-120)。

12、在某些具体的实施方式中，步骤3)中在所述金属网板的单面或双面沉积制备含硼金刚石膜。

13、在某些具体的实施方式中，步骤4)中的切割采用设备为激光切割机或水切割机中的一种。

14、在某些具体的实施方式中，所述金属网板的网孔大小为1-3mm，金属网板的网孔的孔径大小与网孔和网孔之间的间距比值为1：(2-4)。

15、一种前述的制备方法制备得到的bdd电极。

16、与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

17、1)本发明所提供的用于制取臭氧的bdd电极的制备方法，通过采用传统的金属拉伸网技术，把阀金属板拉成网状，后经冷压压缩至所需厚度，再经退火处理后热校平保证平整度，得到金属网板；该金属网板的过水效果和在阀金属板上用激光开槽开孔的相当，但其没有尖锐毛刺，有利于下一步含硼金刚石膜的制备，提高含硼金刚石膜与金属网(基体)之间的附着力，提高了bdd电极的使用寿命；且该工艺制备金属网板没有材料浪费，降低了电极的生产成本。

18、2)本发明所提供的用于制取臭氧的bdd电极，质量稳定，使用寿命比传统开槽打孔方式大幅提升。

技术特征：

1.一种用于制取臭氧的bdd电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于制取臭氧的bdd电极的制备方法，其特征在于，所述阀金属为铌、钽、钛和锆中的至少一种；所述退火处理的工艺条件为：退火温度为800-1200℃，退火时间为12-36h。

3.根据权利要求2所述的用于制取臭氧的bdd电极的制备方法，其特征在于，所述预处理具体为：先用酸清洗5-15分钟，再进行喷砂处理，干燥即可。

4.根据权利要求3所述的用于制取臭氧的bdd电极的制备方法，其特征在于，所述沉积工艺具体为热丝化学气相沉积法，具体工艺条件为：气压3000pa，氢气流量2000sccm，甲烷流量80sccm，钽丝温度2000-3000℃，金属网板距离钽丝15-25mm，且金属网板温度为800-1000℃，生长20-30h。

5.根据权利要求4所述的用于制取臭氧的bdd电极的制备方法，其特征在于，所述含硼金刚石膜中硼碳比为1：(80-120)。

6.根据权利要求4所述的用于制取臭氧的bdd电极的制备方法，其特征在于，步骤3)中在所述金属网板的单面或双面沉积制备含硼金刚石膜。

7.根据权利要求4所述的用于制取臭氧的bdd电极的制备方法，其特征在于，步骤4)中的切割采用设备为激光切割机或水切割机中的一种。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于制取臭氧的bdd电极的制备方法，其特征在于，所述金属网板的网孔大小为1-3mm，金属网板的网孔的孔径大小与网孔和网孔之间的间距比值为1：(2-4)。

9.一种根据权利要求1-8中任一项的制备方法制备得到的bdd电极。

技术总结本发明公开了一种用于制取臭氧的BDD电极的制备方法，包括如下步骤：1)把阀金属拉成网状，冷压压缩和退火处理；2)对金属网板进行预处理；3)在金属网板表面沉积制备含硼金刚石膜，得到BDD电极；4)切割，得到需要的BDD电极尺寸。本发明所提供的制备方法，通过采用传统的金属拉伸网技术，把阀金属板拉成网状，后经冷压压缩至所需厚度，再经退火处理后热校平保证平整度，得到金属网板；该金属网板的过水效果和在阀金属板上用激光开槽开孔的相当，但其没有尖锐毛刺，有利于下一步含硼金刚石膜的制备，提高含硼金刚石膜与金属网板之间的附着力，提高了BDD电极的使用寿命；且该工艺制备金属网板没有材料浪费，降低了电极的生产成本。技术研发人员：李蕾受保护的技术使用者：重庆电子工程职业学院技术研发日：技术公布日：2024/7/18