改性涂層鈦陽極

涂層鈦陽極材料是電化學(xué)工業(yè)中大量使用的不溶性陽極材料，也稱之為尺寸穩(wěn)定性陽極，即 DSA 涂層鈦陽極。它以鈦金屬為基體，表面涂敷以貴金屬有機(jī)配合物或貴金屬材料為主要組分的活性涂層，是 20 世紀(jì) 60 年代末發(fā)展起來的電極材料。鈦陽極最早用于氯堿工業(yè)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于化工、冶金、電鍍、水處理、環(huán)保、海洋、陰極保護(hù)等領(lǐng)域中。
1、氯堿工業(yè)用鈦陽極
氯堿工業(yè)用鈦陽極鈦電極最早于 1968 年由意大利 DeNora 公司用于氯堿工業(yè)生產(chǎn)中。目前，我國氯堿生產(chǎn)基本都使用鈦陽極電槽。國產(chǎn) 30 型鈦陽極電槽每臺(tái)需用鈦材 210kg，貴金屬表面改性涂層鈦陽極可有效提升金屬鈦材的深加工價(jià)值。
2、電沉積提取有色金屬用鈦陽極
陽極在電解冶金、濕法冶金工業(yè)中應(yīng)用廣泛。采用電解冶金生產(chǎn)的有色金屬有 Si、Cd、Cu、Mn、Co、Cr 等。電沉積提取金屬需選用合適的陽極材料，要求穩(wěn)定、耐蝕、可長期使用，對(duì)電解過程具有良好的電催化活性，以降低陽極反應(yīng)的過電位和槽電壓。近年來電沉積提取金屬工業(yè)已廣泛使用涂層鈦陽極，隨著濕法冶金技術(shù)的應(yīng)用，貴金屬表面改性涂層鈦陽極板材料是這一領(lǐng)域的常用陽極材料。
3、電解法制離子水（堿性離子水和酸性離子水）鈦陽極
國內(nèi)外過去的離子水生成器的陽極、陰極均用鈦鍍鉬電極。采用貴金屬表面改性涂層鈦陽極板，可使電解槽在較高槽電壓下運(yùn)行，產(chǎn)出堿性離子水和酸性離子水，各項(xiàng)性能可與鈦鍍鉬電極相近。且貴金屬表面改性鈦陽極板材料成本適中，有利于規(guī)模化生產(chǎn)。
4、水處理用鈦陽極
在工業(yè)用水處理、醫(yī)院污水處理、電鍍工廠含氰廢水處理，以及發(fā)電廠冷卻循環(huán)水處理中，均會(huì)用到涂層鈦陽極材料。采用貴金屬表面改性涂層鈦陽極材料，可起到凈化處理作用，阻垢、除垢、殺菌、滅藻效果較好，符合污水排放相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

涂層鈦陽極材料制備一般采用熱分解法制備，將鉑族貴金屬在合適的溶劑中攪拌溶解形成貴金屬涂層溶液，將溶液涂覆于預(yù)處理的鈦基體上，溶劑在高溫氧化過程中蒸發(fā)，于 350~450°C 分解，在鈦金屬基體上形成幾微米至十幾微米厚的活性氧化物層。
在熱分解過程中，金屬鈦基體表面被部分氧化形成一層薄的 TiOx，隔離了基體金屬和涂層材料的連接，增大陽極電阻，影響到活性物層的電化學(xué)行為和服役壽命。同時(shí)涂層成分和涂液配比不一致，會(huì)導(dǎo)致涂層結(jié)構(gòu)成分分布不均勻，部分涂層混合氧化物顆粒偏大，影響陽極材料性能。目前涂層鈦陽極材料仍存在一些不足，如貴金屬元素用量較大，陽極材料成本偏高；貴金屬涂層和鈦基材的結(jié)合力在復(fù)雜電場(chǎng)、苛刻工況條件下會(huì)有所衰減，可能出現(xiàn)涂層脫落、基材腐蝕等情況?；谝陨蠁栴}，可在鈦陽極板材料的制備工藝上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。