[发明专利]通过锂诱导转化法制备改性钌钛涂层阳极的方法

说明书

本发明公开了一种通过锂诱导转化法制备改性钌钛涂层阳极的方法，包括如下步骤：(1)基体预处理，(2)钌钛涂层阳极的制备：将阳极涂层液敷到步骤(1)处理后的阳极基体表面上，干燥，然后烧结，冷却；(3)将Ru、Ti摩尔比为3:1时制得的钌钛涂层阳极组装在锂离子电池中，进行恒电流锂化(充电)和脱锂(放电)过程，即可获得所述的通过锂诱导转化法制备的改性钌钛涂层阳极。本发明增大了活性比表面积，涂层表面的龟裂缺陷也相应减少，大大降低涂层脱落现象，有效地增强阳极的催化活性。

技术领域

本发明属于氯碱工业技术领域，更具体地说，它涉及一种制备涂层阳极的方法。

背景技术

氯碱工业作为一种典型的能源密集型行业，消耗着世界上10％的发电量，在世界经济中占有重要地位，它的几种主要产物烧碱、氯气和氢气均有着非常广泛的用途。电解技术在很大程度上影响着氯碱工业的发展，电解槽是氯碱工业的主体设备，素有烧碱生产“心脏”之称，其中电解槽的阳极在氯碱生产过程中所处环境尤为恶劣，因此要求它具有较强的耐蚀性、导电性良好、活性高等诸多优点。

目前，离子膜电解槽阳极大多采用在钛基材上披敷钌钛系涂布液后经热处理的方式获得阳极涂层。该方法工艺简单，所需工具、设备较便宜，容易实现工业化电极的生产。但是制备过程中需要经过不断地升温、冷却，电极表面容易“龟裂”，导致涂层密度较低且易于剥落，电极最终的性能与涂层的微观结构、制备工艺等密切相关。这种表面龟裂缺陷的限制，使得涂层阳极技术的发展一直未取得突破性进展。Minoru Iro等人用热分解法制备了钛基钌锡涂层，他们发现锡元素可以使阳极涂层表面颗粒细化，但是想要获得表面积较大的涂层，则必须在表面形成尺寸小于10nm的超细颗粒，而该方法的颗粒细化程度不足。中国发明专利CN 103014752A公开了“一种TiO₂纳米管阵列负载含钌涂层催化剂的制备方法”，该方法在Ti基底上形成了有序的TiO₂纳米管阵列，可以增加载体的比表面积，减少电荷在电极材料中的传输路径，显著提高了阳极的析氯催化性能，但步骤中需要使用浓HNO₃和HF的混合溶液，危险性较高。

发明内容

本发明的目的是公开一种通过锂诱导转化法制备改性钌钛涂层阳极的方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明所述的通过锂诱导转化法制备改性钌钛涂层阳极的方法，包括如下步骤：

(1)基体预处理

选择钛板作为阳极的基体材料，为了增强基体与涂层的结合力，需要对基体表面进行预处理，包括除油和刻蚀两部分：首先用热的金属清洗剂去除钛基体在加工过程中沾附的油污，然后将除油后的基体在沸腾的重量浓度为5～10％的草酸溶液中刻蚀1～3小时，洗涤干燥，获得预处理后阳极基体；

(2)钌钛涂层阳极的制备：将阳极涂层液敷到步骤(1)处理后的阳极基体表面上，涂敷总量为0.3～0.8mg/cm²；

将涂覆了阳极涂层液的阳极基体，于80～200℃下干燥5～30min，然后300～500℃烧结10～60min，自然冷却至室温，即可获得RuO₂-TiO₂的涂层阳极；

优选的，为保证活性涂层均匀涂敷到基体材料的表面，采用上述的步骤反复多次进行刷涂、干燥、热氧化，直到母液用完，分多次涂刷，每一次涂刷量较少且均匀，优选的，分为2～10次；

然后在300～500℃温度下烧结0.5～3h得到RuO₂-TiO₂的涂层阳极；

所述的阳极涂层液，含有：

RuCl₃ 0.01～0.05mol/L溶剂

钛酸丁酯 0.01～0.02mol/L溶剂