贵金属表面改性钛阳极板材料工程化研究可行性研究报告.doc

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1、计划类别：产业化科技推进行动钛专项2010年度攀枝花市级应用技术研究与开发项目项目名称：贵金属表面改性钛阳极板材料工程化研究一、总论(一)项目的主要内容及技术原理简述该项目属于“材料的先进制备、成型、加工技术及高性能产品”，主要内容是采用全新的制备技术制备具有广泛用途的贵金属表面改性钛阳极板材料。其技术原理为采用超声活化工艺对纯钛金属板材表面进行活化处理后，与采用Pechini法获得贵金属有机前驱体进行高效吸附，于惰性气氛下热分解反应制备具有优良电化学性能的贵金属表面改性钛阳极板材料。该工艺的创新点在于

2、采用先进的超声活化技术，可有效地减少纯钛消耗量，Pechini法合成具有高效吸附特性的贵金属有机前驱体，并有效搭配具有不同功能的其他活性金属与贵金属配比，使贵金属有机前驱体与纯钛基板材料有效吸附，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。采用此工艺，与其它制备方法相对比，其特点为基板纯钛消耗量小，仅为1%，贵金属与纯钛基材结合良好，结合力高，无漏点，贵金属耗量小，阳极材料电化学性能优良，使用寿命长，是一种工艺简练、成本低、无污染的绿色制备工艺，尚未见相关报道。本项目拟在已取得前期基础

3、研究成果的基础上，进行工程化制备技术研究，使技术更趋完善，同时建立一条年产100m2贵金属表面改性钛阳极板中试示范线，年消耗钛材5吨左右，同时考核贵金属表面改性钛阳极板电化学性能，结合性能，机械强度等有关指标，使各项性能指标达到国内领先水平，并积极进行市场开拓推广贵金属表面改性钛阳极板材料。（二）目的和意义钛阳极板材料是电化学工业中得以大量使用的不溶性阳极材料，也称之为尺寸稳定性阳极，即DSA(dimensionallystableanode)，它以金属钛为基体，表面涂敷以贵金属氧化物或贵金属材料为主要

4、组分的活性涂层，是20世纪60年代末发展起来的一种新型高效电极材料。钛阳极最早用于氯碱工业，现已广泛应用于化工、冶金、电镀、水处理、环保、海洋、阴极保护等领域中。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80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

5、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，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（PVD），化学气相沉积（CVD），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

6、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，是一种经济、高效的先进生产工艺，尽快对这一先进工艺的机理、工程化参数进行深入的研究，尽早建立起具有一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，这一材料本身具有高的附加值。发展这一领域的研究，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

7、况下，要振兴我市经济，进一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，这一产业的发展一定会为我市的产业发展起到巨大的推动作用。（三）相关技术领域国内外发展现状、趋势阳极材料的发展大致经历了一下几个阶段。19世纪末，发明了人造石磨，20世纪50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Δη，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

8、石磨，使ΔVt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ΔVΩ，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。1957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Δη。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