금속산화물 티타늄 전극 분류 및 제조

1. 금속산화물 전극의 분류

금속산화물 전극(DSA 전극이라고도 함)은 다음을 사용합니다.티탄기판으로 사용하고, 일정 두께의 금속산화물 코팅을 표면에 준비합니다. 코팅은 주로 백금족 금속산화물과 TiO2와 같은 다른 불활성 금속산화물입니다.₂, 타₂0₅등이 추가되어 분류방법이 다양하다.

성분 수에 따라 단위 코팅(예: PbO/Ti, MnO2/Ti 등), 이원 코팅(예: Ti0₂루0₂/Ti, lr0₂고마워₂0₅/Ti 등의 3원계 코팅(예: RuIrTi/Ti, RuCoTi/Ti, RuSnTi/Ti, RuSnlr/Ti 등), 4원계 코팅(예: RuIrSnTi/Ti) 및 5원계 코팅(예: RuIrSnCoTi/Ti) 등이 있다.

전극 코팅의 주요 활성 성분에 따라 망간 기반 양극, 납 기반 양극, 루테늄 기반 양극, 이리듐 기반 양극으로 나눌 수 있습니다. 표 1.1과 같습니다.

표 1.1 DSA의 분류 및 응용

전극 표면에서 일어나는 주요 반응에 따라 주로 염소 발생용 전극(주로 Ti02Ru02/Ti와 같이 루테늄으로 코팅)과 산소 발생용 전극(주로 Ir02Ta205/Ti와 같이 이리듐으로 코팅)으로 나뉜다. 금속 산화물 전극의 제조는 대부분 열 산화를 사용하여 티타늄 기판에서 특정 두께의 금속 산화물을 얻는다.

1.1 티타늄 기판의 전처리

금속산화물을 도색하기 전에 티타늄 기판의 표면 처리를 수행해야 합니다. 그 목적은 기판 표면의 오일 얼룩과 산화막을 제거하여 기판을 활성 상태로 만들어 코팅과 티타늄 기판 사이의 결합력을 개선하고 전극의 전도도를 개선하며 전극의 수명을 연장하는 것입니다.

티타늄 기판의 전처리 단계는 다음과 같습니다: 사포 분사, 탈지, 산 에칭, 세척 및 건조.

1.2 티타늄 기판 표면의 샌드블라스팅은 압축 공기로 구동되며, 작은 모래 입자(또는 금속 펠릿)를 고속 기류와 일정한 경사각으로 티타늄 기판 표면에 분사합니다. 코팅)이 티타늄 표면에서 떨어져 균일한 구멍이 있는 표면을 얻습니다.

1.3 샌드블라스팅 후 티타늄 기판 표면에 오일 얼룩이 있습니다. 기판 표면에 오일성 물방울이 없어질 때까지 용매 탈지(또는 전해 탈지)가 필요합니다. 그렇지 않으면 오일이 있으면 코팅과 기판 사이의 결합력이 크게 감소합니다. 산 에칭은 탈지 티타늄 기판을 0.1kg/L 옥살산 용액(또는 HF 용액)에 담그고 끓는 상태에서 1~3시간 동안 에칭하는 것입니다. X선 회절 분석에 따르면 산 세척 후 티타늄 매트릭스의 상 구조에는 티타늄 수소화물과 산화물이 공존했습니다(그림 1.2 참조). 표면에 형성된 티타늄 수소화물의 조성은 TiH1.79에 가깝고, 형성 자유 에너지는 82.9-85.9 kj/mol이며 조성이 매우 안정적입니다. 200도에서 2h를 더하면 기본 구성이 여전히 변하지 않아 장기 보관에 매우 유익합니다. 코팅의 결합력을 개선하고 전도도를 개선하기 위해 산세 처리가 매우 중요하며 티타늄 기판의 표면 활성화를 실현하는 중요한 단계입니다.

일반적으로 귀금속과 그 산화물의 이산화티타늄과의 결합력은 순수 이산화티타늄과의 결합력보다 크다. 따라서 코팅 전 이산화티타늄 기판을 에칭하는 것 외에도 이산화티타늄 기판 표면을 활성화하여 다공성으로 만들어야 한다. 이산화티타늄 층이므로 매트릭스 처리 과정은 실제로 이산화티타늄 매트릭스 금속을 활성화하는 과정이다. 이산화티타늄 기판을 샌드블라스팅, 탈지, 산 처리한 후 표면에 깊이가 다른 구덩이가 생긴다. 이러한 구덩이의 존재는 코팅과 기판의 접합력을 향상시키는 데 유익하다. 코팅하기 전에 이산화티타늄 기판을 초음파 기구로 세척하여 구덩이와 기판 표면에 침전된 분말과 먼지를 제거해야 한다. 옥살산 에칭에서는 옥살산티타늄이 생성되어 이산화티타늄 기판 표면에 부착되기 때문이다. 이산화티타늄 기판을 산 탱크에서 꺼낸 경우 단순히 헹구는 것만으로는 침전물을 제거할 수 없으며, 그렇지 않으면 코팅과 이산화티타늄 기판의 접합력이 영향을 받는다. 세척한 티타늄 기판은 티타늄 기판의 산화를 방지하기 위해 나중에 사용하기 위해 증류수에 넣어야 합니다. 개봉하기 전에 티타늄 기판 표면의 수분과 미세 기공을 건조해야 합니다. 그렇지 않으면 코팅하는 동안 구운 물이 코팅 용액의 티타늄 염(또는 주석 염)과 상호 작용하여 침전물을 생성하여 코팅이 떨어지고 전극의 수명에 영향을 미칩니다.

2. 전극 준비

코팅 용액의 조성, 코팅 용액의 농도, 건조 온도 및 시간, 열 산화 온도 및 시간과 같은 공정 매개 변수는 전극의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 브러싱 횟수와 코팅 용액의 농도는 브러싱 양과 관련이 있습니다. 열 산화 횟수, 시간 및 온도는 전극의 전기 화학적 성능과 내식성에 영향을 미칩니다. 열 산화 횟수가 적고 온도가 낮으며 시간이 짧으면 코팅의 산화가 불완전하고 산화물 결정이 고르지 않아 전극의 촉매 성능과 수명이 감소합니다. 열 산화 횟수가 증가하고 온도가 상승하고 시간이 길어지면 티타늄 매트릭스의 산화와 산화물 입자의 증가를 일으켜 전극의 촉매 성능이 저하되고 전극의 수명이 단축됩니다. 따라서 코팅 성능에 영향을 미치지 않는다는 전제 하에 열 산화 코팅 공정을 몇 번 브러싱한 후 사용하여 열 산화 횟수를 적절히 줄여야 합니다. 또한 준비 과정에서 다음 사항에 주의해야 합니다.

2.1 매번 도장할 때마다 코팅은 얇고 고르게 해야 합니다. 코팅 용액은 일반적으로 약 15~18회 도포하여 기판 표면에 코팅 용액이 많이 축적되거나 응집되는 것을 방지합니다.

2.2 적외선 램프 하에서 용매는 천천히 증발하며, 온도는 용매의 비등점에 따라 결정됩니다. 용매가 완전히 증발하기에 적절한 시간은 고온에서 용매의 탄화를 방지하고 코팅 성능에 영향을 미치지 않도록 하는 것입니다.

2.3 완전히 건조된 전극은 머플로로 보내지며, 산화 온도 및 시간은 코팅 구성에 따라 결정되며 일반적으로 5-15분입니다.

2.4 전극이 열산화된 후에는 다음 브러싱을 하기 전에 전극을 실온까지 냉각해야 합니다. 그래야 산화물 코팅이 추위와 열로 인해 손상되는 것을 방지할 수 있습니다.

2.5 브러싱과 건조가 끝나면 머플로에서 1시간 동안 열산화 처리를 해서 전극 코팅을 완전히 산화시킵니다.

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