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钽涂层在金属氧化物阳极中的应用
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现今社会，经济的飞速发展和资源短缺的矛盾愈发严重，电化学技术因其高效和环境友好的特点而在能源领域得到了广泛的重视。电化学技术的核心是电化学装置，而此装置的核心是电极材料。金属氧化物电极作为不溶性阳极的代表，具有良好的电催化活性和稳定的电化学性能，是现今较为理想的阳极材料。 金属氧化物阳极的优势与不足 随着氯碱工业、阴极保护、电解防护等技术的日益成熟和应用领域的不断扩大，对金属氧化物阳极的要求也越来越高。 金属氧化物阳极具有高催化性能、高电流效率和良好的稳定性而成为阴极保护用辅助阳极的研究热点，尽管目前使用的钛基金属氧化物阳极在一定使用范围内可以满足需要，但是仍存在寿命短、电催化活性随电解时间的延长而下降的问题。因此，进一步改善金属氧化物阳极的性能，开发出长的使用寿命、高的稳定性能的阳极具有重要意义。 金属氧化物阳极失效的解决方法 针对氧化物阳极的失效机理研究，得出阳极的基体改性途径，可在基体和活性涂层之间添加中间层。 中间层的加入，可以增加基体和涂层之间的结合力，保护基体避免被钝化，改善阳极的性能，从而延长阳极的使用寿命。 作为中间层的物质，须具有良好的导电性、耐氧化性，因此选为中间层的物质多具有高氧过电位的金属或金属氧化物，现在常用的中间层物质可分为三种： （1）金属单质，如Pt、Ta、Pd； （2）金属氧化物，如SnO2-Sb2O5； （3）金属与金属氧化物的混合物，如Pt-SnO2,Pt-TiO2。 多位研究者的研究内容可知，在钛基体上制备中间层，可以增加基体与涂层间的结合力，避免钛基体的钝化，增大电极的电催化活性，同时能提高电极的稳定性，进一步延长电极的使用寿命。 钽金属的优良性能 金属钽具有非常好的化学稳定性和极高的抗腐蚀能力，并且具有很强的硬度和优良的延展性，已经广泛应用于冶炼、电子、化工、医疗等领域。在一些领域，金属钽还可以代替一些贵金属所承担的任务，使得使用成本大大降低。金属钽可以取代不锈钢制备无机酸设备，其寿命可以提高几十倍。将金属钽层作为钛阳极的中间层，可以显著提高阳极的使用寿命。 钽涂层应用于钛基阳极的优势 有资料显示，以金属钽、钛、铌、镍和它们的合金作为金属氧化物阳极的基体，通过在30%H2SO4、80℃和750mA/cm2条件下测试阳极的强化寿命得出以金属钽为基体的阳极寿命最长，约为1700h，而以钛为基体的阳极寿命为120h，从而知金属钽作为金属氧化物阳极的基体，可以显著提高阳极的使用寿命。 鞠鹤等人研究发现，经钽处理的Ti/IrO2电极涂层中形成了IrO2-Ta2O5-TiO2混合氧化物，这可提高电极活性层的抗钝化性能和延长电极的放氧寿命。钽处理的钛基IrO2电极是阳极放氧反应中所选择的主要电极。 姚书典等人将Ti/IrO2-Ta2O5阳极的基体进行改性处理，发现对钛基表面进行Ta和Pt 的改性处理后，显著提高了阳极的强化寿命。 F.Csrdarelli等人通过在不同基体上制备钽膜作为中间层，制备出M/Ta/IrO2-Ta2O5阳极，经过强化电解寿命测试实验知，加钽中间层的阳极寿命是不含钽中间层Ti/IrO2-Ta2O5阳极寿命的近十倍。 从以上内容可知，以金属钽作为钛基金属氧化物阳极的中间层物质，可以显著提高阳极的电催化活性和延长阳极的使用寿命。 发展前景 钽涂层作为中间层，在钛基金属氧化物阳极中的应用效果显著，引起了行业的关注。艾因斯积极研发，不断投入，开发的离子热蒸镀钽技术现已在钛基材上成功制作出钽涂层，涂层致密，厚度可控，并已具备产业化生产能力。相信随着生产的不断扩大，钽涂层在钛基金属氧化物阳极中的应用将得到广泛推广，将为电解行业带来新的革命，为解决环境污染和资源短缺等问题提出可靠的解决方案。 |
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