專利名稱：一種封離式co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用在封離式CO2激光器上的一種具有光催化作用的電極及制作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的用于封離式CO2激光器電極材料一般采用金、銀(銀銅合金)、鉭、鉑、鎳等金屬或鈷酸鍶鑭等陶瓷材料構(gòu)成，當(dāng)激光管內(nèi)充有一定比例的CO2、N2、He、CO、H2、Xe等工作氣體，并且在電極間施以適當(dāng)高壓情況下，工作氣體由于受到激勵而輸出CO2激光。上述二氧化碳激光管所使用的電極材料及制作工藝已為人們所熟知，由于眾所周知的原因，二氧化碳在激光管運行過程中極易發(fā)生分解，從而改變激光管內(nèi)工作氣體的種類和比例，加上二氧化碳分解所產(chǎn)生的氧又比較容易和激光管中的金屬電極及工作氣體N2發(fā)生反應(yīng)，進一步加劇了激光管內(nèi)工作氣體成分的改變；另一方面由于電極在輝光放電中產(chǎn)生的濺射物也會吸收大量的工作氣體，同時濺射物、氧化生成物還會污染全反射鏡和輸出鏡；再者，放電過程還消耗CO2氣體生成大量含碳的陰極有機煙垢，這種陰極有機煙垢因其不可逆性，使得放電管中CO2氣體大量損耗，進一步惡化了激光器的工作環(huán)境。由于以上原因激光管的輸出功率將不斷下降，并最終導(dǎo)致封離式二氧化碳激光管壽命的終結(jié)。為延長封離式二氧化碳激光管的壽命，目前人們主要采用具有催化作用的材料制作電極，如金、鉑、銀(銀合金)、鈷酸鍶鑭；采用以上辦法盡管取得了一定效果，但同時也還存在以下一些問題①現(xiàn)有金屬催化劑具有較好催化作用的多為貴金屬，成本偏高；②現(xiàn)有陶瓷催化材料需高溫?zé)Y(jié)，機械加工性能欠佳；③現(xiàn)有催化劑大多催化面積小，氣體轉(zhuǎn)化效率低；④現(xiàn)有催化劑催化工作溫度較高，較低溫度下催化效果不明顯，提高溫度又容易使放電穩(wěn)定性變差；⑤現(xiàn)有催化劑制作的電極不具備分解陰極有機煙垢的能力。由于未能較好的解決高效催化和催化的經(jīng)濟性的有效統(tǒng)一，使得用戶難以得到質(zhì)優(yōu)價廉的封離式激光管，進而制約了封離式激光管在工業(yè)領(lǐng)域的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了克服已有技術(shù)的缺點，提供一種具有光催化作用的二氧化碳激光器電極，提高激光器性能延長其壽命，進而降低激光器的使用成本。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有光催化作用的二氧化碳激光器電極的制作方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的鈦或鈦合金基底和采用氧化的方法直接在基底表面獲得的納米二氧化鈦薄膜構(gòu)成本發(fā)明所述的電極，此種結(jié)構(gòu)使得電極在導(dǎo)電的同時具有良好的光催化性能，將其置于封離式CO2激光器中，在封離式CO2激光器中氣體放電所形成的紫外線照射下，能催化氧化封離式CO2激光器中CO2分解所產(chǎn)生的CO，維持封離式CO2激光器中CO2氣體的濃度水平，抑制有害氣體的生成，不僅陰極可以發(fā)揮催化作用，而且陽極也可以發(fā)揮催化作用，其最突出的特點在于具有其它電極所不具備的分解陰極有機煙垢生成CO2氣體的能力。此種電極的制作工藝流程為下料、成型、清洗、干燥、氧化等步驟，根據(jù)需要其表面氧化層可采用加熱直接氧化或直流陽極氧化等氧化方法在鈦或鈦合金基底上直接獲得納米二氧化鈦薄膜。
所述的封離式CO2激光器的光催化電極，其特征在于，包括鈦或鈦合金基底及采用氧化的方法直接在基底表面獲得的納米二氧化鈦薄膜。
所述的用于封離式CO2激光器的光催化電極，其特征還在于在基底表面氧化所獲得的納米二氧化鈦薄膜，其組成可以是銳鈦型或金紅石型或銳鈦型+金紅石型納米二氧化鈦。
所述的用于封離式CO2激光器的光催化電極，其特征還在于在基底表面氧化所獲得的納米二氧化鈦薄膜，其厚度在50nm----1200nm。
所述的用于封離式CO2激光器的光催化電極的制作方法，其特征在于，制作工藝流程包括下料、成型、清洗、干燥、氧化等步驟，其中氧化步驟可采用加熱直接氧化或直流陽極氧化等方法，直接在基底表面獲得所需要的納米二氧化鈦薄膜。
所述的用于封離式CO2激光器的光催化電極的制作方法，其特征還在于用氧化方法直接在鈦或鈦合金基底表面獲得納米二氧化鈦薄膜。
所述的用于封離式CO2激光器的光催化電極的制作方法，其特征還在于在基底表面氧化所獲得的納米二氧化鈦薄膜，其厚度在50nm----1200nm。
所述的用于封離式CO2激光器的光催化電極的制作方法，其特征還在于所述的氧化步驟，可以采用加熱直接氧化或直流陽極氧化等氧化方法直接在基底表面獲得納米二氧化鈦薄膜。
所述的用于封離式CO2激光器的光催化電極的制作方法，其特征還在于在基底表面氧化所獲得的納米二氧化鈦薄膜，其組成可以是銳鈦型或金紅石型或銳鈦型+金紅石型納米二氧化鈦。
本發(fā)明中，將鈦或鈦合金基底和采用氧化的方法直接在基底表面獲得的納米二氧化鈦薄膜組成本發(fā)明所述的光催化電極，此種結(jié)構(gòu)使得電極在導(dǎo)電的同時具有良好的光催化性能。納米二氧化鈦薄膜被證實在紫外線照射下能有效地促進CO和O反應(yīng)生成CO2，眾所周知在二氧化碳激光放電區(qū)域內(nèi)氣體放電會產(chǎn)生大量的紫外線，這些紫外線將直接照射在電極內(nèi)壁納米二氧化鈦薄膜的表面上。當(dāng)CO2分子分解后，所形成的CO分子會輸送到納米二氧化鈦薄膜的表面上，所形成的具有能量而活性很強，壽命為30-40毫秒量級的大量O原子和部分O2**、O2+、O3等離子，就有機會直接落在納米二氧化鈦薄膜的表面上，在紫外線照射下就足以克服分子間的激活能，使CO分子氧化成CO2分子。紫外線照射下的納米二氧化鈦薄膜是極好的光催化劑，將納米二氧化鈦薄膜置于電極的內(nèi)壁上，一方面使CO分子與各類氧粒子催化復(fù)合效率提高，在相當(dāng)大程度上恢復(fù)了激光管內(nèi)CO2分子的濃度；另一方面，由于有效地降低了O原子的濃度，降低了了有害的分解產(chǎn)物O、O3、NO和N2O等的產(chǎn)生機率，減少了消激活物質(zhì)的產(chǎn)生，激光管的輸出功率有望得到穩(wěn)定和相應(yīng)提高；特別需要指出的是由于納米二氧化鈦具有分解有機污垢生成CO2氣體的能力，所以長期以來困擾人們的陰極煙垢問題，將隨著此種電極的采用而得到解決。電極表面的納米二氧化鈦薄膜可靠的解決了CO2的再生問題，加上有害物質(zhì)生成數(shù)量的減少和電極內(nèi)表面二氧化鈦薄膜對陰極煙垢的有效抑制，從而極大的提高了二氧化碳激光管的使用壽命，降低了使用成本。
本發(fā)明所涉及的一種封離式CO2激光器光催化電極與現(xiàn)有電極相比具有以下優(yōu)點能在激光器工作的同時在常溫下通過光催化作用催化氧化封離式CO2激光器中CO2氣體分解所產(chǎn)生的CO氣體，維持封離式CO2激光器中CO2氣體的濃度水平，抑制有害氣體的生成，不僅陰極可以發(fā)揮催化作用，而且陽極也可以發(fā)揮催化作用，其最突出的特點在于具有其它電極所不具備的分解陰極有機煙垢生成CO2氣體的能力。此電極具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，濺射率極低。因此采用此種電極的激光器，可以提高CO2激光器的各項性能，特別是對輸出功率和使用壽命有很好的提升。
本發(fā)明所涉及的一種封離式CO2激光器光催化電極的制作方法，由于直接在基底表面生成納米二氧化鈦，使得電極制造工藝簡化，催化性能提高，納米二氧化鈦附著牢固，制成的電極表面光滑，結(jié)構(gòu)緊湊，有足夠的機械強度，一致性好，適合批量生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2為圖1的A-A剖面圖在圖1中 1.鈦(或鈦合金)基底 2.電極引線3.納米二氧化鈦 4.納米二氧化鈦
具體實施例方式在圖1中，本發(fā)明所述的用在封離式CO2激光器中的一種光催化電極，包括有鈦(或鈦合金)基底①、電極引線②、納米二氧化鈦③、納米二氧化鈦④幾部分組成。此種電極的制作工藝流程包括下料、成型、清洗、干燥、氧化等步驟，首先根據(jù)需要對0.1mm金屬鈦(或鈦合金)片下料，然后將下料所得的金屬鈦(或鈦合金)片卷制成一定尺寸的筒狀，再經(jīng)電阻焊將其固定，并將電極引線與之焊接成一體，而后進行清洗、干燥，再根據(jù)需要采用加熱直接氧化或直流陽極氧化等氧化方法，在鈦或鈦合金基底上直接獲得納米二氧化鈦薄膜。這種以鈦或鈦合金基底和采用氧化的方法直接在基底表面獲得的納米二氧化鈦薄膜構(gòu)成的電極就是可直接用于二氧化碳激光器的光催化電極。
下面結(jié)合實施例闡述本發(fā)明的基本方法，但本發(fā)明制作光催化電極的方法不僅僅局限于下述實施例實施例1 直流陽極氧化法制備光催化電極首先根據(jù)需要對0.1mm金屬鈦(或鈦合金)片下料，然后將下料所得的金屬鈦(或鈦合金)片卷制成一定尺寸的筒狀，再經(jīng)電阻焊將其固定，并將電極引線與之焊接成一體，在反應(yīng)前需用去污粉將試樣進行清洗，除去表面油污，再用HF浸泡后用蒸餾水沖洗干凈，將鈦基底與準(zhǔn)備好的可控硅整流器(KDA，50A，250V)直流電源的陽極相連，使用與鈦基底相同尺寸的銅板作陰極，與電源陰極相連，然后將鈦基底和銅板置于0.5mol/L H2SO4溶液中，兩極間的距離始終保持4cm。通過陽極氧化在鈦基底表面原位生長TiO2薄膜。整個陽極氧化過程分為兩個階段進行，第一階段保持恒定電流0.4A，直到電壓上升至設(shè)定值160V，第二階段，保持陽極氧化電壓為設(shè)定值160V不變，直至陽極氧化過程結(jié)束，電流逐漸衰減接近0A為止。制備的TiO2薄膜電極用蒸餾水沖洗干凈，干燥后得到所需的光催化電極。
實施例2 加熱直接氧化法制備光催化電極首先根據(jù)需要對0.1mm金屬鈦(或鈦合金)片下料，然后將下料所得的金屬鈦(或鈦合金)片卷制成一定尺寸的筒狀，再經(jīng)電阻焊將其固定，并將電極引線與之焊接成一體，而后進行清洗、干燥處理試樣表面，然后置于75％乙醇中超聲清洗，吹干。將鈦基底置于500℃在烤瓷爐中進行直接加熱氧化處理15min，冷卻后得到所需的光催化電極。
權(quán)利要求
1.一種用于封離式CO2激光器的光催化電極，其特征在于包括鈦或鈦合金基底和采用氧化的方法直接在基底表面獲得的納米二氧化鈦薄膜。
2.權(quán)利要求1所述的一種用于封離式CO2激光器的光催化電極，其特征還在于在基底表面氧化所獲得的納米二氧化鈦薄膜，其組成可以是銳鈦型或金紅石型或銳鈦型+金紅石型納米二氧化鈦。
3.權(quán)利要求1所述的一種用于封離式CO2激光器的光催化電極，其特征還在于在基底表面氧化所獲得的納米二氧化鈦薄膜，其厚度在50nm----1200nm。
4.一種用于封離式CO2激光器的光催化電極的制作方法，其特征在于，制作工藝流程包括下料、成型、清洗、干燥、氧化等步驟，其中氧化步驟可采用加熱直接氧化或直流陽極氧化等氧化方法，直接在基底表面獲得所需要的納米二氧化鈦薄膜。
5.權(quán)利要求4所述的一種用于封離式CO2激光器的光催化電極的制作方法，其特征還在于用氧化的方法直接在鈦或鈦合金基底表面獲得納米二氧化鈦薄膜。
6.權(quán)利要求4所述的一種用于封離式CO2激光器的光催化電極的制作方法，其特征還在于在基底表面氧化所獲得的納米二氧化鈦薄膜，其厚度在50nm----1200nm。
7.權(quán)利要求4所述的一種用于封離式CO2激光器的光催化電極的制作方法，其特征還在于所述的氧化步驟，可以采用加熱直接氧化或直流陽極氧化等氧化方法，直接在基底表面獲得納米二氧化鈦薄膜。
8.權(quán)利要求4所述的一種用于封離式CO2激光器的光催化電極的制作方法，其特征還在于在基底表面氧化所獲得的納米二氧化鈦薄膜，其組成可以是銳鈦型或金紅石型或銳鈦型+金紅石型納米二氧化鈦。
全文摘要
本發(fā)明屬于用在封離式CO
文檔編號H01S3/038GK101071927SQ20071005240
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月2日
發(fā)明者王向陽 申請人:王向陽