度和加工性能了好成本低。 而迄今为止工业中所使用的电极材料按照成分和结构般分为大类碳系材料金属材 料金属间化合物金属氧化物聚合物复合材料。阳极是电解槽服役条件中最为 苛刻的构件，是电化学领域研究的重点，其中贵金属修饰的钛阳极材料最受人瞩目。 自发明至今，以为主要成分的贵金属修饰钛阳极材料在氯碱工业水电 解湿法冶金电镀电解炼铝电渗析电泳等方面得到了广泛的应用。在使用过程中也表 现出其缺点，主要为对氧的过电位较低，使氧氯在电极处的电位差较小，因而电极的选择性较差电解产生的氯气中含氧气的量较高达到，导致电极电流效 率降低，同时也直接影响到涂层的工作寿命。另外，钌含量较高。基于此，更多的研究工作集 中于涂层配方，制备工艺中间层的筛选，并取得了卓有成效的实验成果，目前研究工作的重 点和难点在于如何获得可在强酸性介质稳定工作的钛阳极材料，研究工作钛基材机械抛光酸性溶液化学刻蚀混合水溶液或硫酸甲醇混合非水溶液中的电解抛光。有研 究表明直接将钛基体氧化得到的比刷涂后热分解得到的与钛基体的结合力要大， 且与活性涂层结合紧密，提高涂层抵抗气体的冲刷能力，同时也可阻止活性氧对钛基体侵蚀。 但较为矛盾的是可使阳极的导电性能下降。等金属研究发现也可作为基体材 料，但和金属相比还有些局限性，目前的研究重点在于几种金属相互合金化对阳极材料 性能的影响。 稀土元素及其氧化物 由于稀土元素在催化性能上的特性，近年来关于贵金属化合物及其复合结构氧化物在电极 中的应用研究工作非常活跃。现在共识是，在析氯过程中的电催化机理是变价贵金属化合物在 电极表面为活性中心，所用的稀土元素都将是良好的高温析氯催化剂。 增加可形成高价离子并具有导电性的中间层 在基体金属与表面活性层之间增加个中间层，可使电催化材料的寿命大大提高，中间层 涂层的氧过电位较高，析氧困难，同时又起到阻挡氧气向基体扩散和渗透，减慢了基体与活性 层之间不导电氧化态膜形成的速度，延缓了基体的钝化失活，使涂层工作寿命大大延长。在文 献报道中氧化物氧化物氧化物，以及氧化物作为中间 层。制备工艺简单，使用效果明显。 涂层制备方法的研究进展 阳极材料表面涂层是物质聚集状态决定了涂层的真实表面积和空洞特性。真实表面积越 大，电流定，则单位反应面积上的电流密度就可降低，反应平稳，阳极寿命长。而空洞越大 越深，惰性面积就越大，电流击中效应明显，导致阳极材料失活。因此，阳极涂层制备必须考虑如何提高真实反应面积和改善空洞分布，以提高电催化性能。 热分解制备技术 前躯体溶解在合适的溶剂中形成溶液，将溶液涂覆于预处理的钛基体上，溶剂蒸发，于 分解，在金属钛基体上形成几个微米厚的氧化物层。在热分解过程中，金属钛基体 表面被部分氧化形成层薄的，隔离了基体金属和涂层材料的连接，增大阳极电阻，影 响到氧化物层的电化学行为和服役寿命，同时涂层成分和涂液配比不致，导致涂层结构成分 分布不均匀，是部分涂层氧化物颗粒过度生长，限制了高性能阳极材料的开发。 溶胶凝胶法 日本学者采用方法制备了超细和钛阳极材料，采用 此工艺可开发纳米结构钛阳极材料，提高阳极活性和耐腐蚀性能。但采用方法需在 下烧结，会生成锐钛矿氧化钛，急剧恶化阳极性能，也不可避免造成机体恶化。从原料 来看，因法需采用金属醇盐作为前躯体，而贵金属醇盐合成难度大，化学性质活泼， 易于水解沉淀，因而造成法在实施中受到较大的限制。 制备工艺 采用溶液聚合方法，在多羟基醇的作用下，有机酸与金属离子形成螯合物，螯合物在加热 过程中聚酯化，形成按化学计量比均匀分布的聚酯树脂，并在高温下获得贵金属氧化物涂层。 近年来，阳极制备方法随着新工艺和新技术的采用，又发展了些新的制备工艺，如电 磁感应加热法，采用电磁感应加热使前躯体快速分解减少 基体氧化，但耗时较长需小时。激光加热法，采用激光器作为发热源，可大大缩短 加热时间，极大减弱基体的氧化，但整个操作工艺控制参数较多，操作复杂，质量难以控制。微波等离子体增强化学气相沉积，以及梯度功能氧化物钛阳极。 四有关本项目的现有工作基础和支撑条件 该项目在昆明理工大学校重点基金的资助下已开展了近两年的科研开发工作，搜集了近十 年来有关钛阳极材料的相关文献，并结合实际的研究工作做了详尽细致的总结归纳，对钛阳极 材料的制备技术和发展现状及趋势有较全面的了解。研究工作主要集中于贵金属氧化物涂层材 料的制备与钛阳极材料的性能结构的强关联关系，对贵金属前躯体的形貌结构粒度分布，实 验室制备工艺各项参数与电化学性能之间的内在关系进行了较为全面的研究，取得了阶段性的 成果，所制备的小批量贵金属表面改性钛阳极材料已提供给数家厂家试用，各项性能指标完全 满足厂家提出的要求，这充分说明了该新工艺是可行的。前期大量基础工作，为开展本项目奠 定了良好的技术基础。 二项目实施方案 项目达到的目标及考核的主要技术经济指标 基础研究方面 完成超声活化工艺对纯钛金属板材表面活化处理机理 法制备工艺参数对贵金属有机前驱体性能结构的影响 法获得的贵金属氧化物涂层和金属钛基体的结合机制 材料技术指标 总论 项目的主要内容及技术原理简述 该项目属于材料的先进制备成型加工技术及高性能产品，主要内容是采用全新的 制备技术制备具有广泛用途的贵金属表面改性钛阳极板材料。其技术原理为采用超声活化工艺 对纯钛金属板材表面进行活化处理后，与采用法获得贵金属有机前驱体进行高效吸附， 于惰性气氛下热分解反应制备具有优良电化学性能的贵金属表面改性钛阳极板材料。该工艺的 创新点在于采用先进的超声活化技术，可有效地减少纯钛消耗量，法合成具有高效吸 附特性的贵金属有机前驱体，并有效搭配具有不同功能的其他活性金属与贵金属配比，使贵金 属有机前驱体与纯钛基板材料有效吸附，降低贵金属用量，降低热分解温度，提高贵金属和纯 钛基材的结合力。采用此工艺，与其它制备方法相对比，其特点为基板纯钛消耗量小，仅为 ，贵金属与纯钛基材结合良好，结合力高，无漏点，贵金属耗量小，阳极材料电化学性能 优良，使用寿命长，是种工艺简练成本低无污染的绿色制备工艺，尚未见相关报道。 本项目拟在已取得前期基础研究成果的基础上，进行工程化制备技术研究，使技术更趋完 善，同时建立条年产贵金属表面改性钛阳极板中试示范线，年消耗钛材吨左右， 同时考核贵金属表面改性钛阳极板电化学性能，结合性能，机械强度等有关指标，使各项性能 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传,指标达到国内领先水平，并积极进行市场开拓推广贵金属表面改性钛阳极板材料。 二目的和意义 钛阳极板材料是电化学工业中得以大量使用的不溶性阳极材料，也称之为尺寸稳定性阳 极，即，它以金属钛为基体，表面涂敷以贵金属氧化物或贵金 属材料为主要组分的活性涂层，是世纪年代末发展起来的种新型高效电极材料。钛阳 极最早用于氯碱工业，现已广泛应用于化工冶金电镀水处理环保海洋阴极保护等 领域中。 但钛阳极板材料仍存在诸多缺点，如采用高活性配方涂层在提高活性的同时，阳极材料寿 命大大降低再如贵金属元素用量大，造成阳极材料成本过高最后是贵金属涂层和钛基材的 结合力在复杂电场苛刻工况条件下急剧衰减，造成涂层脱落，基材腐蚀。基于以上问题必须 在钛阳极板材料的制备工艺进行改进。 自年代以后国内外对贵金属表面改性钛阳极板进行了深入的研究，围绕着涂层材料性 能寿命成本和中间层开展工作。在钛基材的活化处理工艺，贵金属前躯体的筛查和合成， 涂覆工艺优化，热分解机理和工艺等取得了很大的进展。现阶段贵金属表面改性钛阳极板材料 制备方法主要有物理气相沉积，化学气相沉积，电镀。涂覆烧结等等。其中涂覆 烧结因工艺简单，设备较为通用生产成本较低得以大规模生产应用，但是采用通常涂覆工艺 及较高温度烧结的工艺，很难获得涂层分布均匀，结合良好的阳极极板材料，极大地影响到其 电化学性能。 本项目采用用超声活化工艺对纯钛金属板材表面进行活化处理后，与贵金属有机前驱体进行高效吸附，于惰性气氛下热分解。这种方法可有效地减少纯钛消耗量，降低贵金属用量， 降低热分解温度，提高贵金属和纯钛基材的结合力。同时简化生产工艺，降低生产成本，是 种经济高效的先进生产工艺，尽快对这先进工艺的机理工程化参数进行深入的研究，尽 早建立起具有定生产规模的中试示范线显得极为迫切。 贵金属表面改性钛阳极板的研究属于高科技研究领域，这材料本身具有高的附加值。 发展这领域的研究，将填补我市在钛阳极板材料研究和生产的空白，必将为金属钛材研究领 域开拓新的方向。在我国工业经济布局已基本形成的情况下，要振兴我市经济，进步发展我 市的金属钛材深加工事业，只能发展具有高附加值的高新技术产业，而贵金属表面改性钛阳极 板正属于高新技术产业，这产业的发展定会为我市的产业发展起到巨大的推动作用。 三相关技术领域国内外发展现状趋势 阳极材料的发展大致经历了下几个阶段。世纪末，发明了人造石磨，世纪年代， 氯碱工业上都使用石磨阳极，其具有杂质含量少导电性能优良化学稳定性强等有点，能完 全抗氯腐蚀，但对析氯反应，石磨电极具有较大的η，尤其是在阳极反应过程中，因析氧副 反应导致氯气中含有氧气，消耗石磨，使随使用时间的延长而逐渐提高。同时随着材料 的消耗扩大了电极间距，提高了，导致电解槽停止工作并耗费相当人力物力更换阳极， 维护成本较高。这种情况促使了工业上对具有较好电催化活性以及尺寸更稳定电极材料的要 求。年研究人员发现镀铂钛阳极导电性能和耐腐蚀性能都优于石磨电极，且金属钛基材 加工成型性能好，可适应不同随工况条件，同时表面的贵金属材料可大大提高催化活