一种钛基二氧化铅电极的制备方法与流程

本发明涉及湿法冶金，具体而言涉及一种钛基二氧化铅电极的制备方法。

背景技术：

1、目前，有色金属电积工业生产普遍采用pb-ag合金作为阳极。pb-ag合金在使用过程中存在大电流下寿命短、易弯曲变形及阳极微溶解造成阴极产品质量下降等不足，因此，开发新型钛基阳极材料已成为该领域的研究热点之一。

2、以形稳阳极(dsa)为电极材料的电化学技术开始引起人们的注意，该电极材料克服了传统的石墨电极、铂电极、铅基合金电极等存在的一些不足，作为不溶性阳极的典型代表，钛基二氧化铅电极是目前公认的具有较大优势的电极，钛基二氧化铅电极在水溶液中电解时具有氧化能力强、耐蚀性好、导电性好、可通过较大电流等特性，因此广泛应用于水处理及湿法冶金领域。虽然钛基二氧化铅电极具有上述的多项优点，但其仍具有较大的改良空间，比如：传统钛基二氧化铅电极生产主要采用硝酸铅体系电镀液，车间氮氧化物超标；镀层应力大，易脱落；车间酸雾大，对设备腐蚀严重等。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钛基二氧化铅电极的制备方法，相比于传统硝酸铅体系，该电极具有更致密均匀的形貌、更强的电催化活性、更长的强化寿命、制备方法更加环境友好，同时首次实现了甲烷磺酸电镀液中阴极铜的循环利用。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种钛基二氧化铅电极的制备方法，所述制备方法主要包括以下步骤：

3、步骤1)、甲烷磺酸铅电镀液配制，先将甲烷磺酸和去离子水配制成甲烷磺酸稀溶液；然后，在甲烷磺酸稀溶液中分别加入氧化铅和氧化铜粉末，加热搅拌溶解后，得到甲烷磺酸铅电镀液；

4、步骤2)、阳极氧化制备二氧化铅，将预处理的钛基板作为阳极，纯钛板作为阴极分别固定于电解槽中，随后加入甲烷磺酸铅电镀液，水浴加热电镀液，通电沉积；

5、步骤3)、电镀液中阴极铜的循环利用，采用双氧水氧化法快速溶铜，使阴极铜溶解在甲烷磺酸电镀液中，实现甲烷磺酸电镀液中阴极铜的循环利用。

6、进一步地，步骤1)中，甲烷磺酸稀溶液的配制过程中，甲烷磺酸和去离子水的体积比为1:5～1:8；加热方式为65～75℃水浴加热。

7、进一步地，步骤1)中，所述甲烷磺酸铅电镀液中，铅离子浓度为90～150g/l，铜离子浓度为10～30g/l。氧化铜粉末的作用：本发明主要通过阳极氧化制备二氧化铅阳极，为了保证溶液中铅离子浓度足够高的阳极氧化电流效率，不允许铅离子在阴极发生还原反应析出，因此在体系中以加入氧化铜的形式引入铜离子，铜的还原电位(e＝0.337v)比铅还原电位(e＝-0.127v)正，铜优先在阴极析出(阴极铜)，而铅不会析出，从而保证了溶液中铅离子的稳定性。

8、发生的化学反应如下：

9、2ch3so3h+pbo→(ch3so3)2pb+h2o；

10、2ch3so3h+cuo→(ch3so3)2cu+h2o。

11、进一步地，步骤1)中，所述甲烷磺酸铅电镀液的制备过程中，还包括加入改性剂；所述改性剂主要为骨胶或明胶，所述改性剂的含量为0.05～0.15g/l。骨胶或明胶的作用：对阴极过电位有着明显的影响，随着其浓度的增加能使电极反应电化学极化增加，可得到致密的阴极铜，同时阴极沉积物不长粒子，对阳极二氧化铅影响小。

12、进一步地，步骤2)中，水浴加热的温度为60～80℃，电流密度500～800a/m2，通电沉积时间为1～4h。

13、进一步地，步骤3)中，电镀完成后铜离子还原到阴极表面形成阴极铜，溶液中铜离子贫化，加入双氧水，通过双氧水氧化法使阴极铜原位返溶在甲烷磺酸电镀液中，实现甲烷磺酸电镀液中阴极铜的循环利用，溶液中双氧水的质量百分含量为3％～7％。发生的化学反应如下：

14、2h2o2+2cu→2cuo+2h2o；

15、2ch3so3h+cuo→(ch3so3)2cu+h2o。

16、进一步地，所述钛基二氧化铅电极应用于电沉积镍中。

17、具体地，所述应用过程中，电解镍体系为硫酸镍溶液，含镍离子55～90g/l，钠离子20～40g/l，ph 1～3，温度65～80℃，硫酸40～55g/l，采用钛基二氧化铅作为阳极、钛板作为阴极，电流密度150～250a/m2条件下，在硫酸镍溶液中进行电沉积镍。

18、本发明的有益效果是：相比于传统硝酸铅体系，本发明提供的钛基二氧化铅电极的制备方法制备得到的钛基二氧化铅电极，具有更致密均匀的形貌、更强的电催化活性、更长的强化寿命，制备方法更加温和友好，同时首次实现了甲烷磺酸电镀液中阴极铜的循环利用。

技术特征：

1.一种钛基二氧化铅电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法主要包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种钛基二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：步骤1)中，甲烷磺酸稀溶液的配制过程中，甲烷磺酸和去离子水的体积比为1:5～1:8；加热方式为65～75℃水浴加热。

3.如权利要求1所述的一种钛基二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述甲烷磺酸铅电镀液中，铅离子浓度为90～150g/l，铜离子浓度为10～30g/l。

4.如权利要求1所述的一种钛基二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述甲烷磺酸铅电镀液的制备过程中，还包括加入改性剂；所述改性剂主要为骨胶或明胶，所述改性剂的含量为0.05～0.15g/l。

5.如权利要求1所述的一种钛基二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：步骤2)中，水浴加热的温度为60～80℃，电流密度500～800a/m2，通电沉积时间为1～4h。

6.如权利要求1所述的一种钛基二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：步骤3)中，电镀完成后铜离子还原到阴极表面形成阴极铜，溶液中铜离子贫化，加入双氧水，通过双氧水氧化法使阴极铜原位返溶在甲烷磺酸电镀液中，实现甲烷磺酸电镀液中阴极铜的循环利用，溶液中双氧水的质量百分含量为3％～7％。

7.如权利要求1所述的一种钛基二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：所述钛基二氧化铅电极应用于电沉积镍中。

8.如权利要求7所述的一种钛基二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：所述应用过程中，电解镍体系为硫酸镍溶液，含镍离子55～90g/l，钠离子20～40g/l，ph 1～3，温度65～80℃，硫酸40～55g/l，采用钛基二氧化铅作为阳极、钛板作为阴极，电流密度150～250a/m2条件下，在硫酸镍溶液中进行电沉积镍。

技术总结本发明公开了一种钛基二氧化铅电极的制备方法，包括：1)、将甲烷磺酸和去离子水配制成甲烷磺酸稀溶液；加入氧化铅和氧化铜粉末，加热搅拌溶解得到甲烷磺酸铅电镀液；2)、阳极氧化制备二氧化铅，将预处理的钛基板作为阳极，纯钛板作为阴极分别固定于电解槽中，加入甲烷磺酸铅电镀液，加热电镀液，通电沉积；3)、采用双氧水氧化法快速溶铜，使阴极铜溶解在甲烷磺酸电镀液中，实现甲烷磺酸电镀液中阴极铜的循环利用。相比于传统硝酸铅体系，本发明制备的电极具有更致密均匀的形貌、更强的电催化活性、更长的强化寿命，制备方法更加温和友好，同时首次实现了甲烷磺酸电镀液中阴极铜的循环利用。技术研发人员：韦震,康轩齐,冯庆,贾波,武佳,徐尚元,刘康,许双文受保护的技术使用者：西安泰金新能科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9