一種多孔二氧化鉛材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多孔二氧化鉛材料的制備方法。包括對(duì)聚氨酯海綿基底依次進(jìn)行除油、粗化、中和、預(yù)浸和化學(xué)氧化處理后作為陽(yáng)極，以純鉛板作陰極進(jìn)行電化學(xué)氧化處理，最后固化，干燥得到多孔二氧化鉛材料；所述電化學(xué)氧化過(guò)程加入了鄰苯甲?；酋啺封c；所述的聚氨酯海綿基底開(kāi)孔為2～5mm，海綿絲的直徑在0.1～0.25mm，孔隙率85～95%；所述電化學(xué)氧化處理采用硝酸鉛、鄰苯甲酰磺酰亞胺鈉的酸性混合溶液；陽(yáng)極電流密度以聚氨酯海綿的表面積計(jì)8～20A/dm2，溫度控制在45℃。鄰苯甲?；酋啺封c的加入使二氧化鉛層的微觀形貌更加粗糙，硬度高，是理想的不溶性陽(yáng)極材料。
【專利說(shuō)明】一種多孔二氧化鉛材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔二氧化鉛材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化鉛材料有較好的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、光學(xué)及機(jī)械性能，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐多種強(qiáng)酸腐蝕。二氧化鉛作為不溶性陽(yáng)極材料，在水溶液中電解時(shí)，具有較高的析氧電位、抗氧化能力強(qiáng)、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，引起了國(guó)內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注。二氧化鉛材料作為不溶性陽(yáng)極材料，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)、濕法冶金、廢水處理等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的二氧化鉛材料的制備，采用金屬鈦?zhàn)鳛榛w(金屬鈦的膨脹系數(shù)與二氧化鉛材料相近)，通過(guò)特殊的化學(xué)溶液處理后，在含鉛離子的酸性溶液中，電解得到二氧化鉛材料。近年還有采用鋼鐵、不銹鋼作為二氧化鉛材料金屬基體材料；用陶瓷、ABS塑料作為二氧化鉛材料非金屬基體材料的報(bào)道。然而在上述基體材料上制備出的二氧化鉛材料為棒狀或平板狀，比表面積較小，不能完全滿足電解生產(chǎn)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種多孔二氧化鉛材料的制備方法，制備的多孔二氧化鉛材料具有一定機(jī)械強(qiáng)度，比體積大，比表面積大，通孔率高。
[0004]為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種多孔二氧化鉛材料的制備方法，包括對(duì)聚氨酯海綿基底依次進(jìn)行除油、粗化、中和、預(yù)浸和化學(xué)氧化處理后作為陽(yáng)極，以純鉛板作陰極進(jìn)行電化學(xué)氧化處理，最后固化，干燥得到多孔二氧化鉛材料；所述電化學(xué)氧化過(guò)程加入了鄰苯甲酰磺酰亞胺鈉；所述的聚氨酯海綿基底開(kāi)孔為2~5mm，海綿絲的直徑在0.1~0.25mm，孔隙率85~95%。
[0006]按上述方案，所述電化學(xué)氧化處理采用硝酸鉛180_330g/L、鄰苯甲?；酋啺封c2-4g/L的酸性混合溶液；陽(yáng)極電流密度8~20A/dm2，溫度控制在45°C。
[0007]按上述方案，所述的除油處理是將聚氨酯海綿基底浸泡于氫氧化鈉、碳酸鈉、辛基酚聚氧乙烯醚的混合水溶液中。
[0008]按上述方案，所述的粗化處理是將聚氨酯海綿浸泡于強(qiáng)酸性溶液中；強(qiáng)酸性溶液為硫酸、重鉻酸鉀兩種物質(zhì)的混合水溶液；或硫酸、鉻酐兩種物質(zhì)的混合水溶液。
[0009]按上述方案，所述的中和處理是將粗化后的聚氨酯海綿置于碳酸鈉溶液中浸泡。
[0010]按上述方案，所述的預(yù)浸處理是將中和處理過(guò)的聚氨酯海綿在預(yù)浸溶液中浸泡；所述的預(yù)浸液為硫代硫酸銨和氨水的混合液。
[0011]按上述方案，所述的化學(xué)氧化處理是將預(yù)浸后的聚氨酯海綿在化學(xué)氧化溶液中浸泡；所述的化學(xué)氧化溶液為醋酸鉛、硫代硫酸銨、氨水的混合溶液。
[0012]除油步驟處理，除去聚氨酯海綿表面的油污，使下一步驟的粗化過(guò)程更加均勻；粗化步驟處理，使聚氨酯海綿的表面微觀粗糙，增大其表面積，增加基體與二氧化鉛層的結(jié)合強(qiáng)度；中和聚氨酯海綿表面可能未清洗干凈的酸性溶液，避免六價(jià)鉻離子或硫酸根離子帶入預(yù)浸溶液，造成預(yù)浸溶液分解、失效；在聚氨酯海綿表面采用化學(xué)氧化的方法，得到了具有導(dǎo)電功能的二氧化鉛層；然后在電化學(xué)氧化溶液中，使用上述方法處理過(guò)的聚氨酯海綿作陽(yáng)極，純鉛板作陰極進(jìn)行電化學(xué)氧化，得到具有三維多孔結(jié)構(gòu)的二氧化鉛材料，電化學(xué)氧化時(shí)間根據(jù)所需要的二氧化鉛層的厚度而定。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
[0014]電化學(xué)氧化溶液成分簡(jiǎn)單，易于調(diào)配；特殊化學(xué)添加劑鄰苯甲?；酋啺封c的加入，使二氧化鉛層的微觀形貌更加粗糙，表面積進(jìn)一步加大；用上述方法制備的多孔二氧化鉛材料，硬度高，比表面積巨大，是理想的不溶性陽(yáng)極材料。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1:實(shí)例I中制備的多孔二氧化鉛材料樣品(添加了鄰苯甲?；酋啺封c)。
[0016]圖2:實(shí)例I中制備的多孔二氧化鉛材料樣品(未添加鄰苯甲?；酋啺封c)。
[0017]圖3:實(shí)例2中制備的多孔二氧化鉛材料樣品表面形貌(400倍)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下實(shí)施例作 為本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步解釋，但不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0019]實(shí)施例1
[0020]試樣制備:選取開(kāi)孔為3~5mm,海綿絲的直徑在0.15~0.25mm,孔隙率90~95%的聚氨酯海綿為基體，將其裁剪為150 X 50 X 5mm的長(zhǎng)方體備用。
[0021]除油:將裁剪成型的試樣，浸泡于氫氧化鈉8g/L、碳酸鈉45g/L、辛基酚聚氧乙烯醚lg/L的混合溶液中，溫度25°C，浸泡時(shí)間20分鐘。
[0022]粗化:將除油后的試樣，浸泡于硫酸100ml/L和鉻酸80g/L的混合溶液中，溫度為25°C，浸泡時(shí)間10分鐘。
[0023]中和:將粗化后的聚氨酯海綿在10g/L的碳酸鈉溶液中浸泡15分鐘，溫度為30。。。
[0024]預(yù)浸:將中和后的聚氨酯海綿,置于預(yù)浸溶液中浸泡10分鐘,溫度25°C,為所述預(yù)浸液的組成為:硫代硫酸銨50g/L和氨水20ml/L。
[0025]化學(xué)氧化:將預(yù)浸后的聚氨酯海綿從預(yù)浸溶液中取出，不經(jīng)水洗，直接浸泡于化學(xué)氧化溶液中，溫度控制在40°C，浸泡時(shí)間為8小時(shí)，全程壓縮空氣攪拌(保持溶液均勻)?；瘜W(xué)氧化溶液配方為醋酸鉛38g/L，硫代硫酸銨45g/L，氨水30ml/L。
[0026]電化學(xué)氧化:取化學(xué)氧化后的聚氨酯海綿作陽(yáng)極，純鉛板作陰極，在含硝酸鉛180g/L的酸性溶液中(pH=l.5，以50%的硝酸溶液或氧化鉛粉末調(diào)節(jié)pH值)進(jìn)行兩組電化學(xué)氧化對(duì)比。其中一組電化學(xué)氧化溶液試樣中添加鄰苯甲?；酋啺封c2g/L，另一組中不添加鄰苯甲?；酋啺封c；溶液溫度均控制在45°C，初始陽(yáng)極電流密度(以聚氨酯海綿的表面積計(jì))18A/dm2，氧化30分鐘后，轉(zhuǎn)為ΙΟΑ/dm2的陽(yáng)極化電流密度，繼續(xù)氧化8小時(shí)。
[0027]固化為:將制備的二氧化鉛材料，浸泡于60±5°C的去離子水中，浸泡時(shí)間45分鐘。
[0028]干燥為:將固化后的二氧化鉛材料，置于60±5°C的鼓風(fēng)干燥箱中，干燥時(shí)間60分鐘。
[0029]本實(shí)例制備的多孔二氧化鉛材料試樣的照片參照附圖1、2所示，圖1所示的樣品采用的電化學(xué)氧化溶液中添加了鄰苯甲?；酋啺封c，圖2所示的樣品采用的電化學(xué)氧化溶液中未添加鄰苯甲酰磺酰亞胺鈉。從圖1、2的對(duì)比中，可以觀察到:添加了鄰苯甲?；酋啺封c所制備的多孔二氧化鉛材料結(jié)構(gòu)緊密，比表面積巨大，是優(yōu)良的不溶性陽(yáng)極材料。
[0030]實(shí)施例2[0031]試樣制備:取開(kāi)孔為2~3mm,海綿絲的直徑在0.1~0.15mm,孔隙率85~90%的聚氨酯海綿為基體，將其裁剪為150 X 50 X 5mm的長(zhǎng)方體備用。
[0032]除油:將裁剪成型的試樣，浸泡于氫氧化鈉15g/L、碳酸鈉20g/L、辛基酚聚氧乙烯醚0.5g/L的混合溶液中，溫度25°C，浸泡時(shí)間10分鐘。
[0033]粗化:將裁剪成型的試樣，浸泡于硫酸180ml/L和重鉻酸鉀50g/L的混合溶液中，溫度為25°C，浸泡時(shí)間15分鐘。
[0034]中和:將粗化后的聚氨酯海綿在50g/L的碳酸鈉溶液中浸泡10分鐘，溫度為25。。。
[0035]預(yù)浸:將中和后的聚氨酯海綿，置于預(yù)浸溶液中20°C浸泡30分鐘，所述預(yù)浸液的組成為:硫代硫酸銨10g/L和氨水50ml/L。
[0036]化學(xué)氧化:將預(yù)浸后的聚氨酯海綿從預(yù)浸溶液中取出，不經(jīng)水洗，直接浸泡于化學(xué)氧化溶液中，溫度50°C，浸泡時(shí)間為6小時(shí)，全程壓縮空氣攪拌，使溶液均勻?；瘜W(xué)氧化溶液配方為醋酸鉛80g/L，硫代硫酸銨25g/L，氨水60ml/L。
[0037]電化學(xué)氧化:將經(jīng)過(guò)化學(xué)氧化的聚氨酯海綿作陽(yáng)極，純鉛板作陰極，在含硝酸鉛330g/L，鄰苯甲酰磺酰亞胺鈉4g/L的酸性溶液(pH=l.0以50%的硝酸溶液或氧化鉛粉末調(diào)節(jié)pH值)中，溶液溫度45°C，初始陽(yáng)極電流密度(以聚氨酯海綿的表面積計(jì))20A/dm2，氧化45分鐘后，轉(zhuǎn)為8A/dm2的陽(yáng)極氧化電流密度，氧化時(shí)間5小時(shí)。
[0038]固化:將制備的二氧化鉛材料，浸泡于60±5°C的去離子水中，浸泡時(shí)間45分鐘。
[0039]干燥:將固化后的二氧化鉛材料，置于60±5°C的鼓風(fēng)干燥箱中，干燥時(shí)間45分鐘。
[0040]實(shí)例2制備的多孔二氧化鉛材料，在400倍顯微鏡下的圖片如圖3所示。從圖片中可以觀察到，實(shí)例3制備的多孔二氧化鉛材料結(jié)構(gòu)緊密，其表面為凸凹型不規(guī)則形狀，進(jìn)一步增加了多孔二氧化鉛材料的表面積。
【權(quán)利要求】
1.一種多孔二氧化鉛材料的制備方法，其特征在于包括對(duì)聚氨酯海綿基底依次進(jìn)行除油、粗化、中和、預(yù)浸和化學(xué)氧化處理后作為陽(yáng)極，以純鉛板作陰極進(jìn)行電化學(xué)氧化處理，最后固化，干燥得到多孔二氧化鉛材料；所述電化學(xué)氧化過(guò)程加入了鄰苯甲?；酋啺封c；所述的聚氨酯海綿基底開(kāi)孔為2~5mm，海綿絲的直徑在0.1~0.25mm，孔隙率85~95%。
2.如權(quán)利要求1所述的多孔二氧化鉛材料的制備方法，其特征在于所述電化學(xué)氧化處理采用硝酸鉛180-330g/L、鄰苯甲?；酋啺封c2-4g/L的酸性混合溶液；陽(yáng)極電流密度8~20A/dm2，溫度控制在45 °C。
3.如權(quán)利要求1所述的多孔二氧化鉛材料的制備方法，其特征在于所述的除油處理是將聚氨酯海綿基底浸泡于氫氧化鈉、碳酸鈉、辛基酚聚氧乙烯醚的混合水溶液中。
4.如權(quán)利要求1所述的多孔二氧化鉛材料的制備方法，其特征在于所述的粗化處理是將聚氨酯海綿浸泡于強(qiáng)酸性溶液中；強(qiáng)酸性溶液為硫酸、重鉻酸鉀兩種物質(zhì)的混合水溶液；或硫酸、鉻酐兩種物質(zhì)的混合水溶液。
5.如權(quán)利要求1所述的多孔二氧化鉛材料的制備方法，其特征在于所述的中和處理是將粗化后的聚氨酯海綿置于碳酸鈉溶液中浸泡。
6.如權(quán)利要求1所述的多孔二氧化鉛材料的制備方法，其特征在于所述的預(yù)浸處理是將中和處理過(guò)的聚氨酯海綿在預(yù)浸溶液中浸泡；所述的預(yù)浸液為硫代硫酸銨和氨水的混合液。
7.如權(quán)利要求1所述的多孔二氧化鉛材料的制備方法，其特征在于所述的化學(xué)氧化處理是將預(yù)浸后的聚氨酯海綿在化學(xué)氧化溶液中浸泡；所述的化學(xué)氧化溶液為醋酸鉛、硫代硫酸銨、氨水的混合溶液。
【文檔編號(hào)】C25B1/00GK103540950SQ201310542693
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】陳松 申請(qǐng)人:武漢銀泰科技電源股份有限公司