钛基电催化电极技术

1、以钛金属为基体的带有电催化涂层的电极，最初由H. Beer在1965年发明。这种被称为DSA®型RuO2-TiO2涂层的阳极，在意大利的Denora公司首先实现了工业化，商品名称为尺寸稳定阳极DSA®（Dimensionally Stable Anode）。DSA®阳极首先被应用于氯碱工业。由于其不溶性，氯过电位低（比老式的阳极降低了0.3～1.0V），不仅能够抵抗氯气的强烈腐蚀，还能抵抗对自身的氧化。因此，DSA®阳极的发明和应用为氯碱工业带来了巨大的革命，逐渐取代了传统的石墨阳极（过电位达0.5V）。目前，世界上60%以上的氯气都是由这种类型的金属阳极生产的。在氯碱工业生产过程中，人们发现RuO2-TiO2涂层的析氧过电位低，导致氯中含氧量较高，降低了电极的电流效率，缩短了阳极的使用寿命。到目前为止，人们已经研制了一系列具有不同用途的DSA阳极。

DSA阳极因其尺寸稳定、催化能力强、种类繁多、副反应可通过改变涂层组分来消除等优良品质，已广泛应用于电化学工业的各个方面，并正逐渐取代石墨、铂电极、铅电极、铅基合金电极。应用领域涵盖化工、冶金、水处理、环保、电镀、电解、有机合成等，主要包括：氯碱工业、氯酸盐生产、次氯酸盐生产、高氯酸盐生产、过硫酸盐电解、电解有机合成、电解提取有色金属、电解银催化剂的生产、电解法制造钢箔、电解氧化法回收汞、水电解、二氧化氯的制取、医院污水处理、电镀工厂含氰废水的处理、生活用水和食品用具的消毒、发电厂冷却循环水的处理、毛纺厂染料废水的处理、工业用水的处理、电解法制取酸碱离子水、钢板镀锌镀铬、镀铑、镀钯、镀金、镀钌、电渗析器、熔融盐电解、电池、阴极防护、生产负极箔、铝箔的阳极氧化等。

本项目针对特殊工业电极的需求，研究开发了多种以钛金属为基体的电极材料。其中，钛基二氧化铅电极、钛基BDD电极以及其他贵金属氧化物涂层电极已应用于许多工业领域。

2、成果技术指标、关键技术、创新要点： （1）成果技术指标：本项目提供的电极制造技术具有电催化活性高、长寿命、制造成本低等特点。 （2）关键技术：电极涂层的热分解制备技术、化学气相沉积技术。 （3）创新要点： 1）可以根据不同用途设计不同的电催化涂层电极； 2）可根据电极性能提供使用技术规范； 3）可设计相应的电解槽。

3、先进性（与国内外同类成果对比分析）： 本项目技术的先进性体现在以下方面： 1）定制电极的制备，即结合用途来定制专用电极制备技术的采用，这是国际电极市场的发展趋势； 2）在电极制备过程中注重降低环境污染，减少排放，将超声活化技术引入金属钛基体刻蚀工艺，有效提高了刻蚀效率，降低了刻蚀工艺中的耗酸量，大大缩短了时间，一方面可减少对环境污染的可能性，另一方面提高了生产效率； 3）采用Pechini方法同时制备氧化钛、贵金属、其他活性金属的混合涂层，一方面可大大提高涂层与金属钛基体的结合表面积，提高活性，另一方面可大大降低贵金属的耗量； 4）新型基体材料的应用，我们可以制备三维多孔钛基电极材料，拓展了电极的应用范围； 5）配套技术的应用，我们可以根据不同电极及其应用设计相应的电化学反应器。

1、以钛金属为基体的带有电催化涂层的电极最初由H. Beer在1965年发明，被称为DSA®型RuO2-TiO2涂层阳极在意大利的Denora公司首先实现了工业化，商品名称为尺寸稳定阳极DSA® （Dimensionally Stable Anode）。DSA®阳极首先被用到氯碱工业，由于它的不溶性，氯过电位低（比老式的阳极降低了0.3～1.0V），不仅可以抵抗氯气的强烈腐蚀，而且可以抵抗对自身的氧化。因此，DSA®阳极的发明和应用给氯碱工业带来了巨大的革命，逐渐取代了传统的石墨阳极（过电位达0.5V）。目前世界上有60％以上氯气是由这种类型金属阳极生产的。在氯碱工业生产过程中，人们发现RuO2-TiO2涂层的析氧过电位低，导致氯中含氧量较高，降低了电极的电流效率，缩短了阳极的使用寿命。到目前为止，人们已经研制了一系列的具有不同用途的DSA阳极。 DSA阳极由于其尺寸稳定、催化能力强、种类繁多、副反应可通过改变涂层组分来消除等优良品质，已经应用在电化学工业的各个方面，并正逐渐取代石墨、铂电极、铅电极、铅基合金电极。应用领域涉及化工、冶金、水处理、环保、电镀、电解、有机合成等，主要包括：氯碱工业、氯酸盐生产、次氯酸盐生产、高氯酸盐生产、过硫酸盐电解、电解有机合成、电解提取有色金属、电解银催化剂的生产、电解法制造钢箔、电解氧化法回收汞、水电解、二氧化氯的制取、医院污水处理、电镀工厂含氰废水的处理、生活用水和食品用具的消毒、发电厂冷却循环水的处理、毛纺厂染料废水的处理、工业用水的处理、电解法制取酸碱离子水、钢板镀锌镀铬、镀铑、镀钯、镀金、镀钌、电渗析器、熔融盐电解、电池、阴极防护、生产负极箔、铝箔的阳极氧化等。 本项目结合目前特殊工业电极的需求，研究开发了以钛金属为基体的多种类型的电极材料，其中钛基二氧化铅电极、钛基BDD电极以及其它贵金属氧化物涂层电极已经应用到许多工业领域。 2、成果技术指标、关键技术、创新要点： （1）成果技术指标：本项目提供的电极制造技术具有电催化活性高、长寿命、制造成本低等特点。 （2）关键技术：电极涂层的热分解制备技术、化学气相沉积技术。 （3）创新要点： 1）可以根据不同用途设计不同的电催化涂层电极；2）可根据电极性能提供使用技术规范；3）可设计相应的电解槽。 3、先进性（与国内外同类成果对比分析）： 本项目技术的先进性在于：1）定制电极的制备，即结合用途来定制专用电极制备技术的采用，这是国际电极市场的发展趋势.2）在电极制备过程中注重降低环境污染，减少排放，将超声活化技术引入金属钛基体刻蚀工艺，有效提高了刻蚀效率，降低了刻蚀工艺中的耗酸量，大大缩短了时间，一方面可减少对环境污染的可能性，另一方面提高了生产效率；同时采用Pechini方法同时制备氧化钛、贵金属、其他活性金属的混合涂层，一方面可大大提高涂层与金属钛基体的结合表面积，提高活性，另一方面可大大降低贵金属的耗量。3）新型基体材料的应用，我们可以制备三维多孔钛基电极材料，拓展了电极的应用范围。4）配套技术的应用，我们可以根据不同电极及其应用设计相应的电化学反应器。