改性涂層鈦陽極

涂層鈦陽極材料是電化學工業中大量使用的不溶性陽極材料，也稱之為尺寸穩定性陽極，即 DSA 涂層鈦陽極。它以鈦金屬為基體，表面涂敷以貴金屬有機配合物或貴金屬材料為主要組分的活性涂層，是 20 世紀 60 年代末發展起來的電極材料。鈦陽極最早用于氯堿工業，現已廣泛應用于化工、冶金、電鍍、水處理、環保、海洋、陰極保護等領域中。
1、氯堿工業用鈦陽極
氯堿工業用鈦陽極鈦電極最早于 1968 年由意大利 DeNora 公司用于氯堿工業生產中。目前，我國氯堿生產基本都使用鈦陽極電槽。國產 30 型鈦陽極電槽每臺需用鈦材 210kg，貴金屬表面改性涂層鈦陽極可有效提升金屬鈦材的深加工價值。
2、電沉積提取有色金屬用鈦陽極
陽極在電解冶金、濕法冶金工業中應用廣泛。采用電解冶金生產的有色金屬有 Si、Cd、Cu、Mn、Co、Cr 等。電沉積提取金屬需選用合適的陽極材料，要求穩定、耐蝕、可長期使用，對電解過程具有良好的電催化活性，以降低陽極反應的過電位和槽電壓。近年來電沉積提取金屬工業已廣泛使用涂層鈦陽極，隨著濕法冶金技術的應用，貴金屬表面改性涂層鈦陽極板材料是這一領域的常用陽極材料。
3、電解法制離子水（堿性離子水和酸性離子水）鈦陽極
國內外過去的離子水生成器的陽極、陰極均用鈦鍍鉬電極。采用貴金屬表面改性涂層鈦陽極板，可使電解槽在較高槽電壓下運行，產出堿性離子水和酸性離子水，各項性能可與鈦鍍鉬電極相近。且貴金屬表面改性鈦陽極板材料成本適中，有利于規模化生產。
4、水處理用鈦陽極
在工業用水處理、醫院污水處理、電鍍工廠含氰廢水處理，以及發電廠冷卻循環水處理中，均會用到涂層鈦陽極材料。采用貴金屬表面改性涂層鈦陽極材料，可起到凈化處理作用，阻垢、除垢、殺菌、滅藻效果較好，符合污水排放相關標準。

涂層鈦陽極材料制備一般采用熱分解法制備，將鉑族貴金屬在合適的溶劑中攪拌溶解形成貴金屬涂層溶液，將溶液涂覆于預處理的鈦基體上，溶劑在高溫氧化過程中蒸發，于 350~450°C 分解，在鈦金屬基體上形成幾微米至十幾微米厚的活性氧化物層。
在熱分解過程中，金屬鈦基體表面被部分氧化形成一層薄的 TiOx，隔離了基體金屬和涂層材料的連接，增大陽極電阻，影響到活性物層的電化學行為和服役壽命。同時涂層成分和涂液配比不一致，會導致涂層結構成分分布不均勻，部分涂層混合氧化物顆粒偏大，影響陽極材料性能。目前涂層鈦陽極材料仍存在一些不足，如貴金屬元素用量較大，陽極材料成本偏高；貴金屬涂層和鈦基材的結合力在復雜電場、苛刻工況條件下會有所衰減，可能出現涂層脫落、基材腐蝕等情況。基于以上問題，可在鈦陽極板材料的制備工藝上進行優化改進。