《贵金属表面改性钛阳极板材料工程化研究项目投资计划书.doc》修改意见稿
1、“.....采用贵金属表
面改性钛阳极板材料,可使电解槽处于高槽电压下操作,般电解槽工作电
压为,产出优质的碱性离子水和酸性离子水,各方面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......”。
2、“.....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,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......”。
3、“.....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......”。
4、“.....
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......”。
5、“.....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......”。
6、“.....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......”。
7、“.....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......”。
8、“.....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。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......”。
9、“.....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......”。
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