钛基贱金属氧化物涂层阳极的研究进展

文章编号 ： １０ ．７ １ ０ ７增刊．６ ６０ ０ １９ ３ （ ０ ） ２ ２ ９ －４
ｌ 引 言
电极作 为异相 电催 化剂是 电解 、电镀 、电铸 、污水 处理 、 腐蚀 保护等 电化学工程 中的主要 部件 。为 电化学
反应提供 了场所 ，对生产过程影 响最大 。电化 学催 化剂
同时。同样承受着贵金属高 昂的价格和难 以推广 的遗撼。 因此 ，寻找新型的电催化活性较 高、性能稳定、价格低廉 的贱金属来代替贵金属电极材料 ， 为钛基金属氧化物涂 成 层阳极研究中的一个重要课题。
中间层 的加 入使 贱金 属氧 化物涂层 阳极 获得 了意
想不到 的效果： 极大增加 了贱金 属氧化物涂层阳极的稳 定性 、导 电性 ，但 对催化活 性影响说法不一。粱镇海等 人［选择 Ｓ Ｏ ＋Ｒ Ｏ ＋Ｍｎ ４ １ ｎ２ ｕ２ Ｏ 作中间层研 究 了 Ｔ／ Ｏ ｉ Ｍｎ ｘ 型阳极 的稳定 性 。在 ２ ％ Ｈ Ｓ ４ ０ ２Ｏ 中，３ ℃，４ ｋ ／ 的 ０ ０ Ａ ｍ２
类 ‘。
解决的关键 问题 。重点 阐述 了几种有代表性 、具有广 阔
应用 前景的贱金属 氧化 物涂层 阳极 ， 并对其 未来的发展 及应用 前景进 行 了展 望．
关键词 ： 钛 基体 ；贱 金属；氧化物涂层 ；阳极
中图分类号 ： ０ ４ ． ６ ３３ ６
文献标 识码 ：Ａ
２ 开发贱 金属氧化物涂层 阳极 的关键 问题
对 于工 业应用 而言 。在 电极材 料 必备 的 多种 性 能 中，稳定性是至关重要 的，它是发挥 电极其 它性 能的先
必须具备的性 能主要 有：导 电性 。稳定性 （ 即一定的寿
命） 。电催化 活性 （ 包括 实现 或加速 目标 反应与抑 制有 害副反应 。 也包括 能耐 受杂质 及中间产物的作用而 不致 较快地 中毒 失活 ） 。对于 阳极 材料 ，尤其 是用于工业 电
解 电镀等的不溶性阳极材料 。 由于通入正 电且一般在 腐 蚀 性溶液中使用 。 工作条件极 为苛刻且要求不 能发 生化
学腐蚀特别是阳极 电化学溶解 的腐 蚀， 以可选择 的材 所 料种类极 少。选择余地狭小 。 自 １６ 年荷兰人 ＨＢ ｅ ９５ ．ｅｒ取得钛基 Ｒ Ｏ 阳极的专利 ｕ２ 到现在，钛基金属氧化物涂层阳极（ 又称尺寸稳 定性阳极
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Ｄｍｅ ｓ ｎｌ ｔ ｌ Ａ ｏｅ ｉ ｎｉ ａｙＳａ ｅ ｎｄ ，简称 Ｄ Ａ 已经有近 ４ ｏ ｌ ｂ Ｓ ） ０
摘 要 ： 介绍 了钛基 贱金属 氧化 物涂层 阳极 的发 展概 状。 论述 了贱金 属氧化物涂层 阳极技 术发展 的必然和要 １０ ８ ） ００３
决条件。是电极能否实际使用 的唯一标准。也是 制约 电 极 工业应用的关键 。 稳定性是指 电极在较 为苛刻 的环 境 中保持 长时 间运转 而基 本 电化学 性质 不发生 改变 的性 能。对 于不溶 性阳极材料来说 。较为理想 的情况 是电极 只提供 电化学反应发生 的场所 而本身不发生损耗 。 电极 的稳定 性 是贱金 属 能否成 功取代 贵金 属的重 要指标 。也是开发贱金 属氧化物涂层阳极的关键 问题 。 国 内外 的学 者对钛 基金 属氧 化物涂层 阳极的稳 定性进 行深入 的研 究， 发现钛基氧化物涂层 阳极的失效大体可 分 由两个 方面引起 ：（ ）是活性氧化物 的损 失，包括化 １ 学腐蚀 、电化 学腐蚀、侵蚀等 ；（） ２是钛基体 的钝化 ，在 电极表 面形 成了高阻值 的氧化物层 。构成 ｎＰ ，包括 ．极 基体金属 的化 学损坏、内部析 出气体 的冲击等 。与贵金 属氧化物涂层 阳极相 比， 贱金属氧 化物涂层 阳极耐蚀性 差 、 钝化的 能力更 弱。为 了提 高贱金属氧 化物 涂层阳 抗 极 的稳定性 。研究人 员进 行 了多种尝试 。可归纳 为两个 方 面：（） １是添加 稳定性 合金组元 ；（） ２是在基体 与贱金 属氧化物涂层 间加入 中间层 。 其 中， 中间层 的研 究极大地加速 了贱金属氧化物涂 层阳极的发展 。阀金属钛属 于金红石结构 。 凡是在热 氧 化后能产生金红石 型的铂族金属 ， 或者 能够形成半 导体 的高价其它物质作 为涂 层的 中间层 。 一般都 能改善涂层 的抗氧能力 。提高涂层 的耐腐蚀 能力 。中间层 的加入一 方面直 接 阻挡或者 减 少在 电解过 程 中产 生 的氧 对钛基 体的不 良影响 。 另一方 面增加 了基体与涂镀层之 间的结 合力口。 目前 为止。较 为常用的中 间层主要有金属 中间 】 层 （ ｔ Ｉ、Ｐ ） Ｐ、 ｒ ｄ 、金属氧 化物 中间层 （ｒ ２ Ｉ ＿ａ０ 、 Ｉ 、 ｒ Ｔ２ ５ Ｏ Ｏ２ ＳＳ ｎ ｂ氧化物 、Ｓ Ｓ Ｍｎ氧化物 、Ｒ Ｏ 、Ｃ Ｏ ） ｎｂ ｕ ２ ｏ ｘ 、金属分 散 于氧 化物 中作 中间层 （ ｔ ｒ ２ ｔ ａ０ ． Ｏ ）等 ３ Ｐ． Ｏ 、Ｐ－ ２ ５ ｒ ２ Ｉ Ｔ Ｉ
年的发展历史，并得 到了深入的研究和发展 。目前 。钛基 金属氧化物涂层阳极广泛地应用于氯碱工业、 氯酸盐工业 、 水处理、阴极保护、环境保护、有机合成等各个领域【， 】 】
极大地促进电化学工业的发展 。 早期开发研究的钛基金属 氧化物涂层大都采用铂族金属 ， 价格 昂贵且储量有限， 所 以人们在享 受贵金属氧化物涂层 阳极带来 的成功喜悦 的
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２ ７ 增 ３） ０ 年 刊（ 卷 ０ ８
钛基贱金属氧化物涂层 阳极 的研 究进 展
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（． １ 北京科技大 学 腐蚀 与防护 中心 。北京 １０ ８ ：２北京市腐蚀 、磨蚀 与表面技术重 点实验室 。北京 ００ ３ ．