[发明专利]一种铬酸镧基惰性阳极的制备方法及应用

说明书

本发明涉及电化学冶金领域，提供了一种铬酸镧基惰性阳极的制备方法及应用，该惰性阳极以钙钛矿型铬酸镧为主体，通过固相烧结的方法获得掺杂了钌、钙、锶等元素的掺杂态铬酸镧粉末；随后将该粉末通过磨具压制成具有一定规格的块体，并在空气气氛中高温煅烧该块体；通过以上方法制备的掺杂态铬酸镧块体阳极具有优异的高温导电性、抗热振性，同时可耐熔融盐的化学、电化学腐蚀；本发明所制备的掺杂态铬酸镧可长时间用于卤化物基熔融盐中的惰性阳极使用，避免一氧化碳或二氧化碳等温室气体的排放。同时，该制备方法流程简单，原料成本低廉，适用于大规模绿色电化学冶金过程的阳极使用。

技术领域

本发明涉及电化学冶金领域，特别涉及一种铬酸镧基惰性阳极的制备方法及应用。

背景技术

一直以来熔融盐电解是大多数碱金属、碱土金属以及铝的主要生产方式。近年来，随着熔融盐电解工艺的不断发展，该工艺被用以难熔金属的提炼以及二氧化碳的捕获与转换（(G.Z.Chen,etal.Nature,(407)2000,361-36; H. Yin,etal.Energy& EnvironmentalScience (6) 2013, 1538-1545.）。目前，不论是纯卤化物体系，还是卤化物中添加了氧化物、碳酸盐的体系均采用碳阳极。尽管碳阳极成本低廉，但是在有氧化物存在的熔融盐体系中电解会生成一氧化碳或二氧化碳等温室气体。为避免温室气体的排放，关于惰性阳极的研究一直以来就是熔融盐电解工艺的研究热点。通常陶瓷材料、金属陶瓷材料以及金属合金材料是熔融盐中惰性阳极的主要研究方向。陶瓷材料以及金属陶瓷材料具有较好的抗熔融盐化学、电化学腐蚀的性能，然而加工性能较差，导电性也较差。金属合金材料导电性优异，同时易于切削加工，但其抗腐蚀能力较差。因此，尽管惰性阳极材料研究广泛，但却并没有找到合适的可应用于工业化生产的材料。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种简单的低成本制备导电性优异，抗熔融盐化学、电化学腐蚀的掺杂态铬酸镧惰性阳极的方法；同时利用模具压制、烧结，可制备出具有一定规格的可直接用于生产的惰性阳极。该掺杂态铬酸镧可长时间用于卤化物基熔融盐中的惰性阳极使用，避免一氧化碳或二氧化碳等温室气体的排放。同时，该制备方法流程简单，原料成本低廉，适用于大规模绿色电化学冶金过程的阳极使用。

本发明一种铬酸镧基惰性阳极的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、以氧化镧、氧化铬为主要原料，或以氢氧化镧、氧化铬为主要原料；加入碱土金属氧化物和/或过渡金属氧化物，并混合均匀；

步骤二、将混合均匀的粉末置于加热炉中加热至1000-1600 ℃之间保温1-72 h，随后降低温度至室温，得到掺杂态铬酸镧粉末；

步骤三、将所述掺杂态铬酸镧粉末置于模具中，在0.1-100 MPa压力下压制成块体；

步骤四、将步骤三中得到的所述块体在空气气氛中缓慢加热到1200-1800 ℃之间，随后保温0.5-72 h之后缓慢冷却至室温得到掺杂态铬酸镧惰性阳极。

进一步的，步骤一中碱土金属氧化物为氧化镁、氧化钙、氧化锶或氧化钡，可选用一种或多种；过渡金属氧化物为氧化钌、氧化钛、氧化钒、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化锌、氧化钇、氧化锆、氧化铌、氧化钼、氧化铪、氧化钽、氧化钨或氧化钇，可选用一种或多种。

进一步的，步骤一中所述氧化镧和/或氢氧化镧、氧化铬、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物的纯度均在90-100wt%之间。

进一步的，步骤一中所述碱土金属氧化物、过渡金属氧化物的添加量为所述惰性阳极的0-50 wt%。

进一步的，步骤二中加热过程中，升温速度控制在在1-20℃/min。

进一步的，步骤三中所述模具根据电解用阳极的尺寸要求确定，所述模具形状为长方体、正方体或圆柱体。