IrO2‧CeO2涂层钛电极及其制备方法

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种IrO

背景技术

涂层钛电极是以金属钛为基体，在其表面涂覆金属氧化物涂层而制成的一种金属电极材料。通常涂层由活性成分和惰性成分构成。根据涂层中活性成分的不同，一般将电极分为RuO

其中，IrO

专利CN1908237A中公开了一种有关稀土元素及其氧化物为电催化载体材料，以IrO

发明内容

为了解决现有技术中含有I rO

本发明采用的技术方案是，一种I rO

1)钛基材预处理，获得表面粗糙的钛基材；

2)将步骤(1)中处理好的钛基材作为阴极置于可溶性铈盐溶液中，通过电解，在钛基材表面沉积一层Ce(OH)

3)将含I r的前驱体涂液涂刷于步骤(2)中获得的Ce(OH)

4)将步骤(3)中涂刷好I r前驱体的Ce(OH)

进一步地，所述步骤(1)中对钛基材的预处理方法包括：对钛基材依次进行喷砂打磨、除油、酸蚀刻，洗净后置于乙醇中保存。

进一步地，所述步骤(1)中，除油过程包括用丙酮超声清洗、然后用10％NaOH溶液在80℃清洗1h；酸蚀刻过程包括用10％草酸在95℃浸泡2h。

优选地，可溶性铈盐包含氯化铈、硝酸铈和醋酸铈中的至少一种；可溶性铈盐的浓度在0.1～1.0mo l/L；电解的阴极电流密度在0.1～10mA/cm

进一步地，所述步骤(3)中还包括前驱体涂液的制备步骤：将H

优选地，所述醇溶剂包括乙醇、正丁醇和异丙醇中的至少一种，且H

优选地，所述步骤(3)中，烘干的温度为90～120℃，烘干时间10～30min。

优选地，所述步骤(4)中的烧结温度为400～600℃，保温时间1～3h。

一种采用该制备方法得到的IrO

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本申请摒弃现有涂层材料中的复杂多元、成本较高、使用寿命短的复合惰性组分，创造性地引入一层惰性CeO

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是实施例1至3以及对比例1、2中的电化学析氧反应活性测试结果图；

图2是实施例2中IrO

图3是对比例2中IrO

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本申请提出了一种IrO

1)钛基材预处理，获得表面粗糙的钛基材；

2)将步骤(1)中处理好的钛基材作为阴极置于可溶性铈盐溶液中，通过电解，在钛基材表面沉积一层Ce(OH)

3)将含Ir的前驱体涂液涂刷于步骤(2)中获得的Ce(OH)

4)将步骤(3)中涂刷好Ir前驱体的Ce(OH)

通过上述制备方法可以获得IrO

以下就制备方法给出不同的实施例进行具体说明。

实施例1：

步骤(1)：首先，对钛基材进行喷砂打磨、去离子水清洗；其次，用丙酮超声清洗、然后用10％NaOH溶液在80℃清洗1h对钛基材进行除油；最后，用10％草酸在95℃浸泡2h对钛基材进行酸蚀刻；洗净后置于乙醇中保存；

步骤(2)：将施例1步骤(1)中处理好的钛基材作为阴极置于0.1mol/L的可溶性铈盐中，在阴极电流密度0.1mA/cm

步骤(3)：制备含Ir的前驱体涂液，将H

步骤(4)：将实施例1步骤(3)中涂刷好前驱体的Ce(OH)

实施例2

步骤(1)：首先，对钛基材进行喷砂打磨、去离子水清洗；其次，用丙酮超声清洗、然后用10％NaOH溶液在80℃清洗1h对钛基材进行除油；最后，用10％草酸在95℃浸泡2h对钛基材进行酸蚀刻；洗净后置于乙醇中保存；

步骤(2)：将施例2步骤(1)中处理好的钛基材作为阴极置于0.5mol/L的可溶性铈盐中，在阴极电流密度1.0mA/cm

步骤(3)：将H

步骤(4)：将实施例2步骤(3)中涂刷好前驱体的Ce(OH)

实施例3

步骤(1)：首先，对钛基材进行喷砂打磨、去离子水清洗；其次，用丙酮超声清洗、然后用10％NaOH溶液在80℃清洗1h对钛基材进行除油；最后，用10％草酸在95℃浸泡2h对钛基材进行酸蚀刻；洗净后置于乙醇中保存；

步骤(2)：将实施例3步骤(1)中处理好的钛基材作为阴极置于1.0mol/L的可溶性铈盐中，在阴极电流密度5mA/cm

步骤(3)：将H

步骤(4)：将实施例3步骤(3)中涂刷好前驱体的钛基材置于马弗炉中450℃烧结1h，确保前驱体中的有机物完全氧化分解，Ce和Ir形成相应的金属氧化物，获得IrO

在其他实施例中，也可以将实施例3步骤(3)中涂刷好前驱体的钛基材置于马弗炉中分别以400℃、450℃、500℃和550℃烧结2h，也可分别得到相应的IrO

以上实施例1至3中关于步骤(1)中对钛基材的预处理方法仅为一个相对优选的预处理方法，其他相近或同等的预处理方法均可在步骤(1)中得到应用，例如：机械抛光，使用机械方法(例如研磨、抛光)去除钛表面的氧化层、杂质和粗糙度，使其表面平滑和干净。这有助于涂层与钛基材之间的牢固结合；超声清洗，将钛基材浸泡在适当的溶剂(如乙醇)中，并用超声波进行清洗，超声波能够有效地去除表面的污物和残留物，提高钛基材的表面清洁度；酸洗，以酸性溶液(如硝酸、盐酸)对钛基材进行酸洗，以去除表面的氧化物和其他杂质。这有助于提高钛基材的表面纯度和活性；阳极氧化，通过在电解液中施加电压，形成氧化层在钛基材表面上，这个氧化层可以增加表面的粗糙度，提供更多的催化活性中心，并提高涂层与钛基材之间的结合力；钛基材活化，通过在浓盐酸中浸泡钛基材，然后在过氧化氢或其他氧化剂中浸泡，以使钛基材表面活化，增加其表面能量和催化活性。

优选地，可溶性铈盐溶液可以就具体情况进行适用性的选择，可溶性铈盐包含氯化铈、氯铈酸溶液(如硝酸铈和醋酸铈)中的至少一种，可溶性铈盐的浓度在0.1～1.0mol/L；电解的阴极电流密度在0.1～10mA/cm

优选地，醇溶剂包括乙醇、正丁醇和异丙醇中的至少一种；H

优选地，在步骤(3)中的烘干的温度为90～120℃，烘干时间为10～30min，烘干温度低于90℃会使得醇溶剂挥发速度缓慢，导致工艺效率低，而烘干温度高于120℃导致高能耗；在步骤(5)中烧结温度为400～600℃，保温时间1～3h。

对比例1

采用如实施例2中相同的试剂和参数，用热分解法获得IrO

对比例2

传统的IrO

将上述各实施例和对比例中最终获得的IrO

X射线光电子能谱(XPS)可以分析材料表面金属氧化物的价态分布及其相对含量，具体测试结果如下表1所示：

表1、IrO

从表1可以看出，传统热分解法制备的I rO

电催化活性是评价涂层钛电极性能的主要参数之一，对于酸性电解液中的析氧反应，通常采用一定电流密度下析氧过电位来比较不同金属氧化物涂层钛电极的电催化活性。本申请通过采用线性扫描伏安法分别测试不同电解条件下制备的I rO

由图1可知，在0.5M的H

图2和图3分别是I rO

综上所述，本发明提供的I rO

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：①以本发明技术方案为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案，该新的技术方案所产生的技术效果并没有超出本发明技术效果之外；②采用公知技术对本发明技术方案的部分特征的等效替换，所产生的技术效果与本发明技术效果相同；③以本发明技术方案为基础进行可拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本发明技术方案之外；④利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域。