[发明专利]一种多孔钛基碳纳米管增强非晶态金属氧化物涂层电极及制备方法

权利要求书

1.一种多孔钛基碳纳米管增强非晶态金属氧化物涂层电极，其特征在于：包括从内至外依次设置的多孔钛基体、导电金属氧化中间层和非晶态金属活性层，导电金属氧化中间层为经热分解制备而成的Sn-Ru-Ti-TaO_x层，非晶态金属活性层为经脉冲电沉积和热氧化处理得到的碳纳米管增强Mn-Mo-Ni-ZrOx氧化层。

2.根据权利要求1所述多孔钛基碳纳米管增强非晶态金属氧化物涂层电极，其特征在于：多孔钛基体的孔径为10-100μm，孔深为1-50μm。

3.根据权利要求1所述多孔钛基碳纳米管增强非晶态金属氧化物涂层电极，其特征在于：Sn-Ru-Ti-TaO_x层中Sn、Ru、Ti和Ta的摩尔比为60-80:5-10:1-10:1-5，厚度为50-200μm。

4.根据权利要求3所述多孔钛基碳纳米管增强非晶态金属氧化物涂层电极，其特征在于：碳纳米管增强Mn-Mo-Ni-ZrOx氧化层中Mn、Mo、Ni和Zr的摩尔比为60-80:10-20:5-15:1-5，厚度为200-800μm。

5.权利要求1～4任一项所述多孔钛基碳纳米管增强非晶态金属氧化物涂层电极的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

(1)去除多孔钛基体表面氧化层，再将多孔钛基体置于盐酸溶液中活化处理30～120min得到活化多孔钛基体；

(2)将导电层涂液涂覆在活化多孔钛基体表面，烘干，再置于温度为300-700℃下热分解氧化5-20min，重复进行涂覆、干燥和热分解氧化处理得到导电金属氧化中间层；其中导电层涂液中含有SnCl₄、RuCl₃、钛酸丁酯和TaCl₅；

(3)碳纳米管依次经浓硝酸和氢氧化钠溶液活化处理得到活化碳纳米管，活化碳纳米管分散至酸性复合溶液中，在温度20-60℃下超声改性10-20min，固液分离并干燥处理，碳纳米管重复进行改性6-10次得到复合碳纳米管；其中酸性复合溶液中含有正丁醇、HNO₃、Mn(NO₃)₂、NaMoO₄、Ni(NO₃)₂、Zr(NO₃)₂和络合剂；

(4)将覆有导电金属氧化中间层的多孔钛基体置于酸性复合电镀液中，以钛网为阴极，在温度40-90℃、搅拌条件下进行脉冲电沉积0.5-2h得到增强复合碳纳米管镀层；其中酸性复合电镀液中含有复合碳纳米管、HNO₃、Mn(NO₃)₂、NaMoO₄、Ni(NO₃)₂和Zr(NO₃)₂；

(5)将沉积有增强复合碳纳米管镀层的多孔钛基体置于温度为150-300℃条件下热氧化处理60-120min使增强复合碳纳米管镀层转变为非晶态金属活性层，即得多孔钛基碳纳米管增强非晶态金属氧化物涂层电极。

6.根据权利要求5所述多孔钛基碳纳米管增强非晶态金属氧化物涂层电极的制备方法，其特征在于：步骤(2)导电层涂液的有机溶剂为乙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述多孔钛基碳纳米管增强非晶态金属氧化物涂层电极的制备方法，其特征在于：步骤(3)碳纳米管为单壁碳纳米管，酸性复合溶液中含有正丁醇100-200g/L、HNO₃ 80-160g/L、Mn(NO₃)₂ 5-30g/L、NaMoO₄ 5-20g/L、Ni(NO₃)₂ 2-10g/L、Zr(NO₃)₂ 2-4g/L、络合剂5-20g/L。