[00339180]新型高效Ti基 IrO2-RuO2-SiO2阳极制备及工业应用

成果简介：

在金属电沉积过程中，阳极一般采用 Pb 阳极等惰性阳极，在阳极上会发生析氧反应。传统 Pb 及 Pb 合金阳极析氧催化性能较差，因此会产生较高析氧过电位，增加电解能耗。Ti 基涂层阳极具有良好的析氧催化活性，可有效降低析氧过电位，但制备过程中多采用 IrO2 或 RuO2 等贵金属氧化物作为析氧活性物质，制备成本较高，其大规模应用受限。基于此，采用溶胶-凝胶法开发研制了一种新型高效的Ti/IrO2-RuO2-SiO2阳极，此阳极涂层中Ir:Ru:Si摩尔比仅9:21:70，与Ti/IrO2阳极和 Ti/RuO2 阳极相比贵金属消耗量显著降低，且预估使用寿命在四年以上。此外，该阳极析氧催化性能优良，在 50 mA/m2电流密度条件下阳极析氧电位（vs.SCE）仅 1.33V。通过将此阳极应用于电解金属锰生产，金属锰电解电流效率升高至 78.3%，吨锰电解能耗降低至4346~4433 kW·h，与采用传统 Pb 合金阳极相比降低了 27%左右，吨锰生产成本大幅降低。

推广应用情况：

此新型高效 Ti/IrO2-RuO2-SiO2阳极已在苏州一电极生产厂进行工业化生产，生产出的阳极已在湖南一电解锰厂进行工业化试验，实验结果表明采用此阳极可明显降低锰电解槽电压，在正常生产过程中电解槽电压可降低0.1 V 左右。

技术优势：

与 Pb 及 Pb 合金阳极相比，此 Ti/IrO2-RuO2-SiO2 阳极析氧电位显著降低，在使用过程中不存在溶解脱落形成阳极泥的问题，且使用寿命在四年以上。与Ti/IrO2 阳极和 Ti/RuO2阳极相比，此 Ti/IrO2-RuO2-SiO2 阳极贵金属消耗量显著降低，具有明显成本优势，同时此阳极也具有更为优良的析氧催化性能。

性能指标：

在 50 mA/m2 电流密度条件下，此 Ti/IrO2-RuO2-SiO2 阳极析氧电位为 1.33 V（vs. SCE），加速实验寿命长达 202 小时，预估寿命在 4 年以上。

市场分析：

金属铜、锌和锰的提取分为火法和湿法两种，目前世界上 80%左右的金属锌、20%左右的金属铜以及 97%的金属锰通过电积的方法获取，电积法已经成为金属湿法提取的重要方式。传统电积阳极多为纯 Pb 阳极或 Pb 合金阳极，其析氧催化性能较差，会产生较高的析氧过电位，增加电解能耗。此外，此类阳极在使用过程中易溶解脱落形成阳极泥，不仅会导致其使用寿命缩短，也会对阴极产品质量产生不利影响。采用此新型高效 Ti/IrO2-RuO2-SiO2 阳极作为金属电积阳极，既可显著降低电解槽电压，从而显著降低电解能耗，又可避免阳极溶解脱落形成阳极泥，从而改善电积过程和电积产品。此外，此阳极也可应用于氯碱工业以及废水处理工业以降低电解过程槽电压和电耗，因此具有广阔的市场价值。

经济效益分析：

此 Ti/IrO2-RuO2-SiO2 阳极贵金属消耗量低，具有显著成本效益。此外，此Ti/IrO2-RuO2-SiO2 阳极使用寿命较长，且析氧催化性能优良，在使用过程中能够显著降低槽电压和能耗，因此可创造巨大的经济、环境效益。

成果亮点：

1. 具有自主知识产权，研究成果已授权 2 项。

2. 技术先进性：整体产品性能达到国际先进水平。