1.本發(fā)明屬于應(yīng)用電化學(xué)和能源工業(yè)的電極材料領(lǐng)域，涉及到陽(yáng)極材料的制備方法，尤其是一種可提高鈦電極性能的酸處理工藝。具體的應(yīng)用領(lǐng)域包括海水電解、食鹽水電解、工業(yè)除垢、污水處理等。

背景技術(shù)：

2.鈦陽(yáng)極又稱尺寸穩(wěn)定型陽(yáng)極，由金屬基體(金屬鈦為基體)和表面活性涂層組成。自1968年誕生以來(lái)，鈦陽(yáng)極經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，從最早的用于氯堿工業(yè)發(fā)展到了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、水電解、水處理、電冶金、電鍍、金屬箔生產(chǎn)、有機(jī)電合成、電滲析、陰極保護(hù)等領(lǐng)域，作為金屬陽(yáng)極中一個(gè)極為重要的分支，鈦陽(yáng)極在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著巨大的作用。

3.貴金屬涂層鈦陽(yáng)極是在鈦基體上涂覆貴金屬氧化物而成，然隨著貴金屬價(jià)格的逐年上漲，制備電極成本也極大增加；同時(shí)，在鈦金屬上涂覆貴金屬涂液，涂層與鈦基體的結(jié)合力有限，導(dǎo)致其電解效率與使用壽命較低，這極大限制了貴金屬涂層鈦陽(yáng)極的發(fā)展。因此，尋找一種既可以降低鈦電極的制備成本和又可以增加涂層與鈦基體結(jié)合力的方法至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可提高鈦電極耐久性能的酸處理工藝，增加涂層與鈦基體結(jié)合力，同時(shí)降低鈦電極的制備成本。

5.本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種可提高鈦電極耐久性能的酸處理工藝，所述酸處理工藝包括以下步驟：

6.1)鈦基材的選擇和加工：鈦基材選用ta1板式換熱器用鈦材，根據(jù)需求尺寸切割成型；

7.2)清洗、除油：采用金屬清洗劑或堿性除油液將經(jīng)步驟1)處理后的鈦材，進(jìn)行除油脫脂處理至表面無(wú)油漬；

8.3)酸刻蝕：將經(jīng)步驟2)處理后的鈦材先在硫酸溶液中煮沸、刻蝕后取出，沖洗干凈后，繼續(xù)在草酸溶液中煮沸、刻蝕，取出；

9.4)清洗、晾干：將步驟3)經(jīng)酸刻蝕后的鈦材用超聲清洗機(jī)去除表面的浮灰，并依次用自來(lái)水、去離子水清洗，晾干；

10.5)涂制、燒結(jié)：將配置好的涂液，涂刷于經(jīng)步驟4)處理后的鈦基材，并進(jìn)行熱氧化分解，制得鈦電極。

11.進(jìn)一步地，步驟1)中，所述鈦材為板材、卷材、棒狀、管狀，所述鈦材的厚度≥0.5mm。

12.進(jìn)一步地，所述步驟2)的具體內(nèi)容為，采用金屬清洗劑或堿性除油液將經(jīng)步驟(1)處理后的鈦材，在30～60℃下除油脫脂15～45min，具體視情況而定，對(duì)鈦基體進(jìn)行除油脫

脂處理至表面無(wú)油漬。

13.進(jìn)一步地，所述步驟3)的具體內(nèi)容為，將經(jīng)步驟2)處理后的鈦材在45～50％的硫酸溶液中煮沸，并刻蝕15min后取出，用自來(lái)水沖洗干凈；繼續(xù)在3～10％的草酸溶液中煮沸，并刻蝕1～2.5h，取出。

14.進(jìn)一步地，所述步驟5)的具體內(nèi)容為，配置貴金屬涂液，將配好的涂液均勻涂刷于處理后的鈦基材上，自然晾2min，使涂液擴(kuò)散均勻，置于120℃烘箱中，使溶劑完全揮發(fā)，然后置于450℃燒結(jié)爐中，燒結(jié)10min，取出，自然冷卻至室溫；重復(fù)上述步驟，直至涂液完全涂完；最后將涂刷后的鈦基材于450℃的燒結(jié)爐中保溫1h，取出，自然冷卻至室溫。

15.本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種可提高鈦電極耐久性能的酸處理工藝，具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

16.(1)取代了傳統(tǒng)通過(guò)噴砂、草酸刻蝕來(lái)增加鈦材表面粗糙地度的方式，且由于溶液的刻蝕是均勻的，所以解決了噴砂不均勻的現(xiàn)象，有效的增加了鈦基材的有效面積；

17.(2)克服了噴砂只能處理板狀鈦材的缺陷，采用此工藝對(duì)鈦材的表面處理沒有了形狀和尺寸的限制；

18.(3)與噴砂相比，用混酸處理后鈦材表面屬于蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其比表面積增大，涂層與基材的結(jié)合力增強(qiáng)，電極的使用壽命增加；

19.(4)此酸處理工藝簡(jiǎn)單，易操作，適合批量生產(chǎn)；同時(shí)省去了噴砂、熱校型等工藝流程，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

20.圖1為實(shí)施例中處理后的鈦材的微觀形貌。

21.圖2為對(duì)比例中處理后的鈦材的微觀形貌。

22.圖3為實(shí)施例和對(duì)比例的循環(huán)伏安曲線圖。

具體實(shí)施方式

23.下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。但這些實(shí)例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

24.實(shí)施例

25.一種可提高鈦電極耐久性能的酸處理工藝，包括：(1)鈦基材的選擇和加工，(2)清洗、除油，(3)酸刻蝕，(4)清洗、晾干，(5)涂制、燒結(jié)。

26.具體為：

27.(1)選用ta1板式換熱器用鈦板材，機(jī)械切割2塊，尺寸為100*100*1mm的鈦板。

28.(2)采用金屬清洗劑將切割成型的鈦材，在45℃下除油脫脂，直至鈦基體表面無(wú)油漬，處理時(shí)間約30min。

29.(3)將清洗干凈的鈦材，在48％的硫酸溶液中煮沸，并刻蝕15min后取出，用自來(lái)水沖洗干凈，繼續(xù)在5％的草酸溶液中煮沸，并刻蝕1h。經(jīng)硫酸+草酸刻蝕后鈦材的微觀形貌如圖1所示。

30.(4)將經(jīng)酸刻蝕后的鈦材用超聲清洗機(jī)去除表面的浮灰，并依次用自來(lái)水、去離子水清洗，晾干、備用。

31.(5)配置貴金屬涂液，將配好的涂液均勻涂刷于處理后的鈦基材上，自然晾2min，使涂液擴(kuò)散均勻，置于120℃烘箱中，使溶劑完全揮發(fā)，然后置于450℃燒結(jié)爐中，燒結(jié)10min，取出，自然冷卻至室溫。重復(fù)上述步驟，直至涂液完全涂完。最后將涂刷后的鈦基材于450℃的燒結(jié)爐中保溫1h，取出，自然冷卻至室溫。

32.對(duì)比例

33.(1)選用ta1板式換熱器用鈦板材，機(jī)械切割2塊，尺寸為100*100*1mm的鈦板。

34.(2)采用金屬清洗劑將切割成型的鈦材，在45℃下除油脫脂，直至鈦基體表面無(wú)油漬，處理時(shí)間約30min。

35.(3)將清洗干凈的鈦材，進(jìn)行噴砂(噴白剛玉)、校型(高溫壓平)，并在5％的草酸溶液中刻蝕2.5h處理。經(jīng)噴砂+草酸刻蝕后鈦材的微觀形貌如圖2所示。

36.(4)將經(jīng)酸刻蝕后的鈦材用超聲清洗機(jī)去除表面的浮灰，并依次用自來(lái)水、去離子水清洗，晾干、備用。

37.(5)配置貴金屬涂液，將配好的涂液均勻涂刷于處理后的鈦基材上，自然晾2min，使涂液擴(kuò)散均勻，置于120℃烘箱中，使溶劑完全揮發(fā)，然后置于450℃燒結(jié)爐中，燒結(jié)10min，取出，自然冷卻至室溫。重復(fù)上述步驟，直至涂液完全涂完。最后將涂刷后的鈦基材于450℃的燒結(jié)爐中保溫1h，取出，自然冷卻至室溫。

38.將上述實(shí)施例和對(duì)比例中得到的鈦電極進(jìn)行強(qiáng)化壽命測(cè)試，其測(cè)試條件參照gb/t 22839-2010，具體為電解液：1mol/l h2so4；電解液溫度：40℃

±

2℃；陽(yáng)極電流密度：20000a/m2。

[0039] 對(duì)比例實(shí)施例壽命221 h273h

[0040]

陽(yáng)極涂層的循環(huán)伏安曲線所形成的面積正比于涂層表面電荷容量，能夠反映涂層的電催化活性，曲線形成的面積越大，則陽(yáng)極表面活性點(diǎn)的數(shù)量越多，電催化活性越好。圖3為實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)應(yīng)的循環(huán)伏安曲線圖，由圖可知，實(shí)施例(硫酸+草酸刻蝕)制備的電極的循環(huán)伏安曲線面積最大，即采用本發(fā)明提供的酸處理工藝(硫酸+草酸刻蝕)制備電極的電催化活性最好。

[0041]

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)混酸處理獲得了比表面積更大的鈦基材，有效的提高了鈦電極涂層與鈦基材的結(jié)合力，極大改善了陽(yáng)極的綜合性能，能較好滿足市場(chǎng)需求。

[0042]

以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。技術(shù)特征：

1.一種可提高鈦電極耐久性能的酸處理工藝，其特征在于，所述酸處理工藝包括以下步驟：1)鈦基材的選擇和加工：鈦基材選用ta1板式換熱器用鈦材，根據(jù)需求尺寸切割成型；2)清洗、除油：采用金屬清洗劑或堿性除油液將經(jīng)步驟1)處理后的鈦材，進(jìn)行除油脫脂處理至表面無(wú)油漬；3)酸刻蝕：將經(jīng)步驟2)處理后的鈦材先在硫酸溶液中煮沸、刻蝕后取出，沖洗干凈后，繼續(xù)在草酸溶液中煮沸、刻蝕，取出；4)清洗、晾干：將步驟3)經(jīng)酸刻蝕后的鈦材用超聲清洗機(jī)去除表面的浮灰，并依次用自來(lái)水、去離子水清洗，晾干；5)涂制、燒結(jié)：將配置好的涂液，涂刷于經(jīng)步驟4)處理后的鈦基材，并進(jìn)行熱氧化分解，制得鈦電極。2.如權(quán)利要求1所述的一種可提高鈦電極耐久性能的酸處理工藝，其特征在于：步驟1)中，所述鈦材為板材、卷材、棒狀、管狀，所述鈦材的厚度≥0.5mm。3.如權(quán)利要求1所述的一種可提高鈦電極耐久性能的酸處理工藝，其特征在于：所述步驟2)的具體內(nèi)容為，采用金屬清洗劑或堿性除油液將經(jīng)步驟(1)處理后的鈦材，在30～60℃下除油脫脂15～45min，具體視情況而定，對(duì)鈦基體進(jìn)行除油脫脂處理至表面無(wú)油漬。4.如權(quán)利要求1所述的一種可提高鈦電極耐久性能的酸處理工藝，其特征在于：所述步驟3)的具體內(nèi)容為，將經(jīng)步驟2)處理后的鈦材在45～50％的硫酸溶液中煮沸，并刻蝕15min后取出，用自來(lái)水沖洗干凈；繼續(xù)在3～10％的草酸溶液中煮沸，并刻蝕1～2.5h，取出。5.如權(quán)利要求1所述的一種可提高鈦電極耐久性能的酸處理工藝，其特征在于：所述步驟5)的具體內(nèi)容為，配置貴金屬涂液，將配好的涂液均勻涂刷于處理后的鈦基材上，自然晾2min，使涂液擴(kuò)散均勻，置于120℃烘箱中，使溶劑完全揮發(fā)，然后置于450℃燒結(jié)爐中，燒結(jié)10min，取出，自然冷卻至室溫；重復(fù)上述步驟，直至涂液完全涂完；最后將涂刷后的鈦基材于450℃的燒結(jié)爐中保溫1h，取出，自然冷卻至室溫。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種可提高鈦電極耐久性能的酸處理工藝，1)鈦基材選用TA1板式換熱器用鈦材，根據(jù)需求尺寸切割成型；2)采用金屬清洗劑或堿性除油液將經(jīng)步驟1)處理后的鈦材，進(jìn)行除油脫脂處理至表面無(wú)油漬；3)將經(jīng)步驟2)處理后的鈦材先在硫酸溶液中煮沸、刻蝕后取出，沖洗干凈后，繼續(xù)在草酸溶液中煮沸、刻蝕，取出；4)將步驟3)經(jīng)酸刻蝕后的鈦材用超聲清洗機(jī)去除表面的浮灰，并依次用自來(lái)水、去離子水清洗，晾干；5)將配置好的涂液，涂刷于經(jīng)步驟4)處理后的鈦基材，并進(jìn)行熱氧化分解，制得鈦電極。本發(fā)明提供的酸處理工藝，增加了涂層與鈦基體結(jié)合力，同時(shí)還降低了鈦電極的制備成本。同時(shí)還降低了鈦電極的制備成本。同時(shí)還降低了鈦電極的制備成本。

技術(shù)研發(fā)人員：馮慶 薛建超 賈波 郝小軍 竇澤坤

受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安泰金工業(yè)電化學(xué)技術(shù)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.04.12

技術(shù)公布日：2022/8/2