旋流電解是一種新型金屬電沉積方式，它充分利用溶液的高流速來降低電極反應(yīng)過程中濃差極化對(duì)反應(yīng)速度的影響，可大幅度提高電解效率，具有污染小、效率高、沉積速度快等優(yōu)勢(shì)。陽極是旋流電解的核心部件。析氧環(huán)境中，要求陽極材料具有良好的物理、化學(xué)穩(wěn)定性和抗腐蝕能力，良好的催化活性和對(duì)反應(yīng)物的選擇專一性，并且還要有良好的導(dǎo)電性和長(zhǎng)使用壽命。而在析氧領(lǐng)域，Ir系涂層具有良好的活性和使用壽命，一直以來是關(guān)注的重點(diǎn)。研究中雖取得了一些進(jìn)展，但仍有一些問題沒有解決n。J。為此，研究了以鈦為基體，通過不同的噴砂級(jí)配和化學(xué)處理使鈦表面粗糙，增大比表面積，增大涂層和基材的結(jié)合力。相同環(huán)境下，Ti、Ni和Ta的耐腐蝕電位依次升高。鈦失效原因之一是在鈦基體與涂

層之間形成一層鈍化層，使涂層中的反應(yīng)活性物質(zhì)失效。因此，采用先在鈦基體上涂刷一層鉭鹽，高溫?zé)Y(jié)后，鈦表面結(jié)合了一層高耐腐蝕電位的鉭，然后再涂刷活性涂層，從而使鈦陽極具有更長(zhǎng)的壽命。在諸多氧化物電極中，RuO 對(duì)氧析出反應(yīng)具有較好的催化活性，在涂層溶液中摻入微量RuO。可以使涂層活性增加。本研究中所有涂層的制備都采用熱分解法。

1、試驗(yàn)過程

1.1 樣品制備

對(duì)尺寸為50 mm×50 mm×3 mm的TA1鈦板按不同壓力、不同顆粒級(jí)配的石英砂經(jīng)過表面噴砂處理，然后再在草酸溶液中煮沸3h，使其粗糙度和比表面積達(dá)到**，**去油處理，清水沖洗干凈，烘干后放入無水乙醇中保存。

將五氯化鉭(TaCl )、氯銥酸(H IrC1 )、四氯化釕(RuCl )按一定比例混合后溶于含有少量鹽酸的異丙醇和正丁醇溶劑中。將溶液均勻涂覆在多孔鈦板上，在紅外燈下烘干后置于馬弗爐內(nèi)熱分解15 min，取出冷卻，然后重復(fù)涂至需要的厚度，**進(jìn)行1 h的保溫，**終制得所需要的鈦陽極涂層。

1.2 強(qiáng)化壽命測(cè)定

把制備好的多孔鈦板加工成10mm×10mm樣品。電解強(qiáng)化壽命試驗(yàn)在1mol/L H。SO 溶液、40 kA／m 、(60±5)℃ 條件下進(jìn)行。電解電壓相對(duì)于電解初始值升高10 V所經(jīng)歷的時(shí)間即為電極的強(qiáng)化壽命。

2、結(jié)果與討論

2.1 旋流電解用鈦陽極的微觀結(jié)構(gòu)分析旋流電解用鈦陽極的掃描電鏡圖如圖1所示，傳統(tǒng)銥鉭陽極的掃描電鏡圖如圖2所示。可以看出：傳統(tǒng)銥鉭陽極晶粒多團(tuán)簇在一起，陽極涂

層在反應(yīng)氣流的沖刷下更容易脫落，活性區(qū)域并沒有打開；而在摻雜了釕的活性涂層中，活性區(qū)域更為均勻地?cái)U(kuò)散開來，涂層與基體的結(jié)合力也更為緊密，涂層不容易脫落。

旋流電解用鈦陽極的晶粒結(jié)構(gòu)較為均勻。由于涂層陽極的中間**先涂覆了一層鉭，增大了耐腐蝕電位，相當(dāng)于延長(zhǎng)了涂層的壽命，而從實(shí)際測(cè)試結(jié)果來看，相比于中間沒有鉭層的Ir系涂層來說，強(qiáng)化壽命延長(zhǎng)了很多。通過在Ir系涂層中摻雜Ru，增大了涂層的反應(yīng)活性，使得相同條件下，摻雜Ru的Ir系涂層具有更低的槽電壓。

在酸性環(huán)境中，由于原生態(tài)的H 原子具有極強(qiáng)的還原性能，使得陽極中的活性物質(zhì)被還原，從而失去活性；而旋流電解用鈦陽極由于鉭層的存在，大大增大了抗腐蝕能力，降低了陽極中的活性物質(zhì)被還原的幾率，而通過涂刷之前的幾道表面處理工序，鈦陽極比表面積大大增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的陽極，結(jié)構(gòu)更加緊密，具有更強(qiáng)的抗還原能力，更加適合酸性電解環(huán)境。

2.2 旋流電解用鈦陽極和傳統(tǒng)的銥鉭陽極極化曲線對(duì)比

在諸多的氧化物電極中，RuO 對(duì)氧的析出反應(yīng)具有較好的催化活性 。但從圖3看出，在單位電流密度下，旋流電解用鈦陽極的槽電壓比傳統(tǒng)的銥鉭陽極的槽電壓略微升高。這是由于中間的鉭層在高溫?zé)Y(jié)之后會(huì)生成Ta。0 ，增大了陽極電阻所致。但相比于其對(duì)陽極壽命和涂層與基材的結(jié)合力的貢獻(xiàn)來說，影響還是微不足道的。

3、結(jié)論

旋流電解用鈦陽極的晶粒結(jié)構(gòu)較為均勻。由于在涂層陽極中間**先涂覆了一層鉭，增大了耐腐蝕電位，相當(dāng)于延長(zhǎng)了涂層壽命；而從實(shí)際測(cè)試結(jié)果來看，相比于中間沒有鉭層的Ir系涂層來說，強(qiáng)化壽命延長(zhǎng)了很多。通過在Ir系涂層中摻雜Ru，增大了涂層的反應(yīng)活性，使得相同條件下，摻雜Ru的Ir系涂層有更低的槽電壓。在單位電流密度下，旋流電解用鈦陽極的槽電壓會(huì)比傳統(tǒng)的銥鉭陽極的槽電壓略有升高，這是由于中間層鉭鹽在高溫?zé)Y(jié)之后會(huì)生成Ta O。，增大了陽極電阻，但相比于其對(duì)陽極壽命和涂層與基材的結(jié)合力的貢獻(xiàn)來說，影響還是微不足道的。