電解用電極及其制備方法以及電解槽的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電極領域，具體是一種電解用電極及其制備方法以及電解槽。
【背景技術】
[0002] 離子膜法制堿就是采用離子交換膜法電解食鹽水而制成燒堿（即氫氧化鈉），隨 著離子膜電解法的發(fā)展，氯堿生產(chǎn)用電量大，降低能耗始終是電解法的核心問題。電解槽的 槽電壓是一個重要的參數(shù)，直接影響電流效率的高低。離子膜電解槽的槽電壓可以用下式 表不：
[0003] V= Vo+ V M +「陽 +「陰 + IR 液 + IR 金，
[0004] 式中，V為槽電壓；Vo為理論分解電壓；VM為離子膜電壓降；「陽為陽極過電壓；「 陰為陰極過電壓；IR液為溶液歐姆電壓降；為金屬導體中歐姆電壓降。
[0005] 在鉑族金屬中，氧的過電位順序為Ru〈Ir〈Pd〈Pt，目前，含釕等鉑族金屬氧化物 (釕、銥）已廣泛使用于制堿工業(yè)的電極涂層中。
[0006] 2000年2月第2期的氯堿工業(yè)中一篇名叫"金屬陽極涂層評價試驗"的文章中提 到，二氧化釕為基本組分的涂層電極析氯催化活性很高，因此若電極涂層中含有二氧化釕， 電極的析氯電位很低，但該電極的析氧電位也較低，電極在析氯的同時也有氧析出，從而使 析氯電流效率下降，氯中含氧量上升。而在電極涂層中添加二氧化銥氧化物可以提高氧的 析出電位，降低氧的析出量。使得氯中含氧量減少。且將銥元素加入涂層中，提高了電極的 使用壽命。且文中明確提到含有釕、銥、鈦涂層的電解很適合于作為離子膜電解的陽極。
[0007] 鈀、鉑屬鉑族貴金屬，鉑耐高溫、抗氧化、耐腐蝕性強、穩(wěn)定性好，放氧過電位很高， 可用于各種介質(zhì)中。鈀以及氧化鈀具有高的催化活性、抗高溫氧化性、耐腐蝕性等性能，特 別是鈀具有氯過電壓低、氧過電壓高的特性，因此在離子交換膜法食鹽電解中鉑、鈀的使用 使得陽極氯過電壓更低，氯氣中的含氧量低等優(yōu)異的特性。
[0008] 在涂層中添加鉑、鈀等氧化物可降低氯過電位，提高析氧電位，從而降低氯氣中的 含氧量，但鉑、鈀的價格均比釕要昂貴得多，采用鉑、鈀使陽極成本急劇增加。
[0009] 國內(nèi)公開號為CN103261485A，名稱為：電解用電極、電解槽和電解用電極的制造 方法，這篇專利中保護的電解用電極在導電基材上形成含釕氧化物、銥氧化物以及鈦氧化 物組成的組中的至少1種氧化物的第一層，在第一層的表面上形成含有鈀與鉑合金的第二 層。
[0010] 該電解用電極在用作離子交換膜法食鹽電解中的析氯用的陽極時，顯示出低過電 壓（氯過電壓）和優(yōu)異的耐久性。但是該發(fā)明的電解用電極，因第二層為鈀與鉑的合金，當 鉑、鈀的加入量小時，其與含有釕氧化物、銥氧化物以及鈦氧化物組成的組中的至少1種氧 化物的第一層涂層的附著力不好，第二層易于脫落，想要達到長久的低氯過電壓和優(yōu)異的 耐久性的目的，得到穩(wěn)定的合金，鈀、鉑的加入量要大，而且鉑要達到一定的量才可以，因此 電極的成本依舊很高。
[0011] 針對現(xiàn)有技術中存在的問題。有必要研宄一種新的電解用陽極，其不但提高了電 極的性能，使得電極的氯過電壓低，且電解生成的氯氣中的含氧量低，電極的生產(chǎn)成本低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 鑒于上述電解用電極成本高的不足，本發(fā)明的目的是提供一種低成本的同時具有 低氯過電壓的電解用電極。
[0013] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0014] -種電解用電極，包括導電性基材和活性涂層，所述導電性基材為包含鈦或鈦合 金的基材，所述活性涂層至少包含底層涂層和表層涂層，所述底層涂層包含鈦氧化物、銥氧 化物和釕氧化物，所述表層涂層包含銥氧化物、釕氧化物、鈦氧化物、以及鈀、鉑中的一種或 兩種元素的金屬或氧化物。
[0015] 在其中一個實施例中，所述底層涂層中釕、銥和鈦的摩爾百分比為：釕：銥：鈦= 30-50% :10-25% :30-45% ；
[0016] 所述表層涂層中釕、銥、鈦和鈀的摩爾百分比為：釕：銥：鈦：鈀=30-50 % : 10-25% :30-45% :2. 5-20%。
[0017] 在其中一個實施例中，所述底層涂層中釕、銥和鈦的摩爾百分比為：釕：銥：鈦= 30-50% :10-25% :30-45% ；
[0018] 所述表層涂層中釕、銥、鈦和鉑的摩爾百分比為：釕：銥：鈦：鉑=30-50 % : 10-25% :30-45% :2. 5-20%。
[0019] 在其中一個實施例中，所述底層涂層中釕、銥和鈦的摩爾百分比為：釕：銥：鈦= 30-50% :10-25% :30-45% ；
[0020] 所述表層涂層中釕、銥、鈦、鈀和鉑的摩爾百分比為：釕：銥：鈦：鈀：鉑=30-50% : 10-25% :30-45% :2. 5-20% :2. 5-20%。
[0021] 在其中一個實施例中，所述底層涂層中還包括鋯氧化物，所述底層涂層中釕、銥、 鈦和鋯的摩爾百分比為：釕：銥：鈦：鋯=30-50% :10-25% :30-45% :2-10% ;
[0022] 所述表層涂層中釕、銥、鈦和鈀的摩爾百分比為：釕：銥：鈦：鈀=30-50 % : 10-25% :30-45% :2. 5-20%。
[0023] 在其中一個實施例中，所述底層涂層中還包括鋯氧化物，所述底層涂層中釕：銥： 鈦和鋯的摩爾百分比為：釕：銥：鈦：鋯=30-50% :10-25% :30-45% :2-10% ;
[0024] 所述表層涂層中釕、銥、鈦和鉑的摩爾百分比為，釕：銥：鈦：鉑=30-50 % : 10-25% :30-45% :2. 5-20%。
[0025] 在其中一個實施例中，所述底層涂層中還包括鋯氧化物，所述底層涂層中釕：銥： 鈦和鋯的摩爾百分比為釕：銥：鈦：鋯=30-50% :10-25% :30-45% :2-10% ;
[0026] 所述表層涂層中釕、銥、鈦、鈀和鉑的摩爾百分比為，釕：銥：鈦：鈀：鉑=30-50% : 10-25% :30-45% :2. 5-20% :2. 5-20%。
[0027] 在其中一個實施例中，所述底層涂層的厚度為5?15微米，所述表層涂層的厚度 為1?5微米。
[0028] 本發(fā)明還提供一種電解槽，所述電解槽的陽極為上述的電解用電極。
[0029] 上述的電解用電極的制備方法，包括如下步驟：
[0030] 預處理；首先對導電性基材進行去污處理，然后對所述導電性基材進行噴砂處 理；
[0031] 退火處理；對噴砂后的所述導電性基材進行退火處理，所述退火處理的溫度為 450°C -600°C，時間為 30-120min ;
[0032] 底層涂層涂覆；配置底層涂層溶液，然后將所述底層涂層溶液涂覆至經(jīng)退火處理 的導電性基材上，之后采用熱分解燒制方法燒制成型；
[0033] 表層涂層涂覆；配置表層涂層溶液，然后將所述表層涂層溶液涂覆至已經(jīng)涂覆有 底層涂層的導電性基材上，之后采用熱分解燒制方法燒制成型。
[0034] 在其中一個實施例中，所述表層涂層溶液配置時采用的是鈀和/或鉑元素的鹽酸 鹽或硝酸鹽。
[0035] 本發(fā)明的有益效果是：
[0036] (1)本發(fā)明的電解用電極采用了雙層涂層，相比只含有釕、銥、鈦的單層涂層，其電 極活性更好，且電極的析氯電位低，析氧電位高，電極的使用壽命更長，電解穩(wěn)定性更好。
[0037] (2)本發(fā)明的電解用電極，底層涂層中含有價格稍低的釕、銥、鈦元素；表層涂層 中除含有釕、銥、鈦元素外，還含有價格較高的鈀、鉑元素，相比只含有釕、銥、鈦、鈀和/或 鉑的單層涂層，在采用相同的導電基體，相同的涂層面積以及相同的涂層厚度的前提下，其 電解的性能相同，但本發(fā)明的電解用電極因底層涂層未含有鈀和/或鉑元素，其電極的造 價成本低。這樣一方面能夠使該電極的析氯電位降低，從而使得電解槽槽壓降低，大大降低 了氯堿制造中的能耗，同時降低了產(chǎn)品氯中的含氧量，所產(chǎn)生的氯氣純度很高；另一方面降 低了該電極的生產(chǎn)成本，再者提高了電解用電極的表面涂層之間的附著力，延長其使用壽 命。
[0038] (3)鉑不僅價格昂貴，且燒付中鉑在沉積過程中損失很多，而本發(fā)明的電解用陽 極，使鉑的沉積率大大提升，在表層涂層中添加少量鉑即可達到降低析氯電位和氯中含氧 的目的，從而大大節(jié)約了成本；氧化鈀具有良好的電催化性能，但氧化鈀由于涂層表面有一 部分還原成金屬鈀而導致其耐久性差，本發(fā)明的電極克服了這一缺陷上，提升了電極使用 壽命。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發(fā)明的電解用電極的實施例1至實施例10以及比較例1至比較例5的 陽極析氯電位