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，研究工作主要着重以下几个方 面 活性配方筛查 几种组分的混合可使组员间达到紧密的电子联系，改善电极活性，寻求协同效应，较成功 的是将和混合。同时，不同组分对氧气的亲和力是不同的，组合不同的阀金属和贵 金属，可在较小的贵金属浓度下提高阳极活性，降低贵金属使用量。通过考察不同金属在酸碱 环境中的析氧极化行为可知，不同材料表面的析氧电流值相差可达到几个数量级，在酸性溶液 中和电极是最佳催化剂，而在碱性溶液中则以阳极最佳。虽然是最佳的 析氢用电极材料，但其用在析氧上却表现出很高的阳极过电位，般认为，贵金属及贵金属化 合物的析氧催化活性顺序为，但耐腐蚀性能却是 ，从活性角度看，贵金属不能少，为了提高稳定性和电催化选择性，添加元素涉及以下 四类元素 贵金属化合物 贵金属化合物为半导体氧化物，但其独特的导电能力成为首要的研究对象。最早实现工业 化的钛阳极析氯型金属阳极，贵金属氧化物为，因为具有很高的活性。在 和钛阳极中，为活性氧化物，起到电催化作用，而和作为辅助氧 化物，可稳定。但这两种阳极材料在析氧领域的使用均告失败，后来研究发现具有双中功用，既能作为活性氧化物，又能稳定涂层，如 等阳极得到成功应用。其中电极析氧作用最好，但由于含量为 ，含量为，阳极材料成本依然很高。表列出了些氧化物对的标准平衡电极 电位 表金属氧化物对的氧化还原电位 低价氧化物高价氧化物 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。该工艺有其独特性和 新颖性。 从前期实验结果来看，本项目所提出的工艺路线合理，可行性强。同意推荐申报。 攀枝花学院盖章 年月日 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性，降低 η。同时也发现，贵金属在氯碱电解槽中的活性和稳定行依然有待提高，且铂电极材料成本高，难以工业使用。荷兰人提出了由合适的前驱体通过热分解方法之辈 贵金属电极，试验结果表明在金属钛基材的表面的成分并不是贵金属，而是贵金属的氧化物。 年发明的钌钛阳极材料在意大利公司实现工业化并命名为 ，这发明被誉为影响二十世纪电化学工业的最伟大发明之 ，其特点为贵金属氧化物比其贵金属本身具有更好的导电性和催化性能，特别是耐腐 蚀性能，自此以后其在氯碱工业水处理阴极保护等领域得到广泛的应用。在此基础上开始 了现代电极材料的研究和开发。 工业上的成功运用促进了电极材料基础理论研究的开展，人们逐渐认识到贵金属氧化物并 不是独立存在于金属钛基材的表面，而是和钛基材表面的氧化钛以混合或者固溶的形式存在， 实验结果表明金属钛基材表面的涂层的真实表面积相对几何表面积要大的多，因而贵金属氧化 物的活性相对贵金属材料要高得多。 基于工业应用的实践经验和实验结果，提出了作为电极材料的六个基本要求 具有良好的导电性对电极反应具有良好的活性对电极反应具有良好的催化选择 性④具有良好的耐腐蚀性能和几何尺寸稳定性能机械强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④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，使随使用时间的延性 能可与钛镀铂电极相比。且贵金属表面改性钛阳极板材料价格低廉，有利于国产化后。 电镀行业用钛阳极 镀金 镀金工艺过去使用钛镀铂电极，是价格昂贵，二是需要从国外进口，另外还存在两个问 题把价金离子氧化成三价金离子，降低电流效率，氧化破坏柠檬酸缓冲剂，破坏镀液的稳 定性。采用贵金属表面改性钛阳极板材料可保持镀液稳定，镀件表面状态和钛镀铂电极的镀金件没有区别。贵金属表面改性钛阳极板材料价格便宜，是钛镀铂价格的，且不需要进口。 镀铬 镀铬通常采用铅基合金阳极。在电镀过程中，铅电极表面容易生成导电性差的铬酸铅，使 槽电压升高，严重时甚至造成阳极不导电。正常生产时，必须定期进行刷洗，既因而增加了劳 动强度，又污染了环境。镀铬溶液由硫酸和铬酸配制而成，腐蚀性相当强镀耐磨铬时，电流 密度很高，达。这么苛刻电镀环境，般的电极材料是很难适应的。而采用贵金属 表面改性钛阳极板材料可最大限度便面以上问题。 水处理用钛阳极 在工业用水的处理，医院污水的处理，电镀工厂含氰废水的处理，以及发电厂冷却循环水 的处理中均要采用高性能的钛阳极材料，采用贵金属表面改性钛阳极板材料可有效地净化处 理