[发明专利]一种用于电解锰的钛基复合阳极及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种用于电解锰的钛基复合阳极，包括钛基体、活性氧阻挡层和二氧化锰沉积层，所述活性氧阻挡层位于钛基体表面，所述二氧化锰沉积层原位沉积在活性氧阻挡层表面。本发明还提供一种上述钛基复合阳极的制备方法，包括以下步骤：(1)将表面打磨光滑的钛基体清洗后放入酸溶液中进行浸蚀处理得到预处理钛基体；(2)将用于形成活性氧阻挡层的混合盐涂覆在上述预处理钛基体表面，再焙烧处理得到含活性氧阻挡层的钛基体；(3)以含活性氧阻挡层的钛基体为阳极，在其表面电沉积二氧化锰沉积层即得到钛基复合阳极。本发明还提供一种上述钛基复合阳极在电解锰中的应用。本发明的钛基复合阳极具有使用寿命长，不污染产物等优点。

技术领域

本发明属于电化学领域，尤其涉及一种钛基复合阳极及其制备方法、应用。

背景技术

在电解金属锰中，传统的阳极为铅阳极，由于其在电解的过程中，阳极表面会产生一层疏松的氧化膜，增加阳极的面积，降低真实的电流密度，从而使阳极产生大量的二氧化锰，造成资源和能量的浪费。另外，由于铅阳极表面膜的疏松性，导致在阳极氧气的冲刷下，附着的二氧化锰很容易飘落在阳极液中，使得阳极液恶化。所以在电解金属锰厂，每隔半个月左右，就要停止生产，清理电解槽，造成了生产效率的降低。

涂层钛阳极又称为形稳阳极DSA，由H.B.Beer发明，由意大利De Nora公司首先实现工业化生产(钛电极工学，北京：冶金工业出版社，2003)。其中金属基体起导电和骨架作用，表面活性涂层则参加阳极的电化学反应。目前，DSA已经广泛应用于氯碱工业、电镀、废水处理等领域。然而，在电解金属锰体系中，由于电解温度较低，电流密度大，普通的钛阳极上电解产生的活性氧很容易迁移至钛基体，形成一层导电性很差的二氧化钛膜，导致阳极电位过高，阳极失效。

近年来众多研究者为了解决这一问题，主要提出了以下几种方案：第一，采用热涂覆增加中间层的方法，一般为二氧化锡中间层，增加基体与涂层间的结合力，使得整个涂层致密，而增加对溶液中氧的抵抗力。但是增加中间层只是在一定程度上增加了涂覆层与基体的物理结合力，未能从根本上阻挡溶液中的氧从涂层的裂缝中渗入对基体产生侵蚀。第二，将钛与其它金属形成钛合金，如电解二氧化锰里面应用十分广泛的钛锰合金，其表面的氧化膜为钛锰复合氧化物，其耐腐蚀性大大提高。但是这种方法的制作工艺复杂，一致性较差。第三，引入二氧化钛纳米管中间层来增加电极的抗腐蚀能力。这种预先在电极表面引入薄而致密的中间层的方法虽然能大大增加钛阳极的使用寿命，但是纳米二氧化钛层制备复杂，难以工业化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种用于电解锰的钛基复合阳极及其制备方法、应用，该钛基复合阳极具有使用寿命长，不污染产物等优点。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于电解锰的钛基复合阳极，包括钛基体、活性氧阻挡层和二氧化锰沉积层，所述活性氧阻挡层位于钛基体表面，所述二氧化锰沉积层原位沉积在活性氧阻挡层表面。二氧化锰沉积层为在电解锰体系中原位的生长的致密二氧化锰层，其具有较好的析氧活性，具有较低的阳极过电势，且其还为后续的沉积提供基底与模板，从而形成紧密依附的二氧化锰层。

上述钛基复合阳极中，优选的，所述活性氧阻挡层为一层或多层，各层的材料为Ca₂Mn₂O₅、CoMn₂O₄、NiCo₂O₄和CoFe₂O₄中的任一种。

上述钛基复合阳极中，优选的，所述钛基体为金属钛板或钛薄片。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述用于电解锰的钛基复合阳极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将表面打磨光滑的钛基体清洗(碱洗除油)后放入酸溶液中进行浸蚀处理得到预处理钛基体；