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贵金属表面改性钛阳极板材料工程化研究项目资金申请报告.doc 贵金属表面改性钛阳极板材料工程化研究项目资金申请报告.doc

格式:word 上传:2023-09-14 20:26:02

《贵金属表面改性钛阳极板材料工程化研究项目资金申请报告.doc》修改意见稿

1、“.....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,使阻垢率大于,除垢率大于或等于,杀菌率 大于,灭藻率,完全符合污水排放标准。 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......”

2、“..... 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......”

3、“.....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。 三国内外开发研究现状和发展趋势 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......”

4、“.....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......”

5、“.....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......”

6、“.....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 基体金属及其合金 基体金属对提高阳极性能有着举足轻重的地位,其主要作用是作为基体 材料,耐腐蚀作为贵金属氧化物的催化骨架作为阻挡活性成分的中间 层,防止基体钝化失效。钛金属基材由于在金属表面可自发形成了惰性的薄 膜,并由此直接影响到电极的钝化作用。从而使活性层电化学性能的退化,影响 到电极的使用寿命。层的稳定性和电化学性能取决于制备方法和基体状态。 通常采用三种技术处理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......”

7、“.....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......”

8、“.....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......”

9、“.....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......”

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