贵金属表面改性钛阳极板材料工程化研究可行性研究报告(编辑修改稿)

贵金属表面改性钛阳极板材料工程化研究可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

躯体 的形貌结构、粒度分布，实验室制备工艺各项参数与 电化学性能 之间的内在关系进行了较为全面的研究，取得了阶段性的成果，所 制备 的小批量 贵金属表面改性钛阳极材料 已提供给数家厂家试用，各项性能指标完全满足厂家提出的要求，这 充分说明了该新工艺是可行的。 前期大量基础工作，为开展本项目奠定了良好的技术基础。 二、项目实施方案 (一 ) 项目达到的目标及考核的主要技术经济指标 基础研究方面 （ 1）完成 超声活化工艺对纯钛金属板材表面 活化处理机理； （ 2） Pechini法 制备工艺参数对 贵金属有机前驱体 性能结构的影响； （ 3） Pechini法获得的贵金属氧化物涂层和金属钛基体的结合机制 材料技术指标 （ 1） 贵金属修饰涂层厚度 ： ＜ 5μ m （ 2） 贵金属耗量：＜ 5g/m2 （ 3） 热分解温度 ： ＜ 500℃ ； （ 4） 强化寿命电解条件下，即 ，工作温度 25℃，电流密度为 400A/dm2，[Cl]=500ppm，贵金属修饰钛阳极材料寿命：＞ 100h (5)涂层表面均匀 示范线 方面 建立一条年产 100m2 贵金属表面改性钛阳极板中试 示范线 其它 申请国家发明专利 2 项以上，发表文章 2 篇以上。 (二 ) 项目的主要研究 (开发 )内容 本项目所采用的制备技术有独特的创新性，要实现相应目标和内容的关键在于对 超声活化技术的控制， Pechini法合成工艺的控制，以及贵金属与其他活性元素体系的构架，热分解工艺的优化。 同时提出不同制备条件下的显 微结构、制备工艺的热力学和动力学对阳极材料性能的影响规律，得到性能优异的钛阳极材料。 具体研究内容如下： 1. 金属钛基体材料的超声活化工艺刻蚀； 2. 采用钛酸丁脂作为原料，以 solgel方法合成金红石型氧化团骨架材料，以及采用 Pechini法制备纳米氧化钛，研究材料物相、微观形貌、制备工艺与晶体结构的强关联关系。 3. 采用 Pechinei方法制备系列贵金属氧化物组元（ Ru， Ir， Pd），分析贵金属个氧化物在温度影响下发生的组织变化以及制备溶液的性质对其性能结构的影响。 4. 采用 Pechini法制备其他活性元素（如 Sn）与 贵金属的氧化物电极涂层材料，研究混合氧化物相结构的变化及相互影响规律，以及不同配比对阳极性能的影响。 5. 研究采用上述方法获得的涂层材料与金属钛基体材料的组装工艺，同时采用电化学测试 5 手段研究阳极材料在析氯和析氧条件下的电化学性能，分析其对催化性能的影响规律。 （三） 试验 (开发 )规模及地点 本项目根据自身工艺特点和目前市场容量以及本单位的市场开拓能力，拟建年生产规模为100m2的 贵金属修饰钛阳极材料 示范线 ，总投资 60万元。 由于本工艺无污染，是清洁的生产工艺，同时考虑到原材料和产品运输等原因，建设地点定在 攀枝花钒 钛科技园区。 (四 )主要技术关键及创新点 本项目的技术 关键及 创新点在于， 将超声活化技术引入金属钛基体刻蚀工艺，有效提高了刻蚀效率，降低了刻蚀工艺中的耗酸量，大大缩短了时间，一方面可减少对环境污染的可能性，另一方面提高了生产效率。 同时采用 Pechini方法同时制备氧化钛、贵金属、其他活性金属的混合涂层，一方面可大大提高涂层与金属钛基体的结合表面积，提高活性，另一方面可大大降低贵金属的耗量。 采用此工艺，与其它制备方法相对比，其特点为基板纯钛消耗量小，仅为 1%，贵金属与纯钛基材结合良好，结合力高，无漏点，贵金属耗量小，阳极材料电化学性能优良，使用寿命长，是一种工艺简练、成本低、无污染的绿色制备工艺，尚未见相关报道。 (五 )实施方案（含技术路线、工艺流程及技术关键的解决方案） 技术路线如下图所示： 技术路线 技术方案 技术关键的解 决方案 金属钛基体表面处理 采用机械毛化工艺及超声刻蚀工艺 超声声场的控制，以及刻蚀酸液的配方 Pechini法制备涂层前躯体 贵金属，活性元素，以及氧化钛的有机前躯体合成工艺 不同金属醇盐的制备、配比控制 调浆涂覆极 将前躯体按不同配比进行调浆，并将浆体均匀涂覆在金属钛基体表面 调浆工艺、 pH值控制，涂覆工艺，均匀度判断 热分解 与一定温度、气氛下进行热分 解 既能保证前躯体的分解和贵金属及活性元素的氧化物晶体生长，又能尽可能减弱对金属钛基体的氧化。 攀枝花学院非常重视贵金属表面改性钛阳极板材料 的新工艺的开发，于前期和昆明理工大学合作开展了部分基础性研究，取得了一定的实验结果，为本项目的实施奠定了基础，同时对相关实验室进行了改造，在原有部份小型实验设备的条件下，添置了小型气氛烧结炉等实验室用小型金属钛基体毛化 金属钛基体 超声活化刻蚀 调浆涂覆极板，烘干（ 5 次） 热 分 解 检 验、包 装 Pechini 法制备涂层前躯体 贵金属 活性元素 钛基化合物 6 设备。 通过前期 研究 ，目前达到小试阶段，已生产出样品并提供给相关厂家试用，各相 关厂家都对其性能进行了相应的测定，对其给予了较高的评价。 该技术目前的主要缺陷是设备对于稍大批量（中试）生产需求的不适应。 需对中试生产设备进行设计制造。 另外 其他相应配套 工艺进行研究，主要解决反应效率、 涂层 尺寸控制、 热分解温度 确定 等 ， 确定 贵金属修饰尽是钛阳极材料 的最优化制备工艺，针对用户需求对 其 的各种性能指标与加工工艺参数之间的内在联系条件进行研究。 (六 )技术风险分析 本项目所采用的 工艺是 自 主开发 的关键技术， 贵金属修饰金属钛阳极材料 的制备工艺各项基础研究工作在前期工作中得以深入研究。 小试结果已得到用户的认可，本项目是在实验室基础上解决规模化生产中的工艺、设备等的优化和配套等问题。 而且从目前来看，由于本项目中的关键技术尚未有相关报导，而且有前期 深入的基础研究，在国内外同行中研究开发保持领先地位，技术上不存在风险。 (七 )分年度的工作 内容、目标 任务一： 20xx年 1月～ 20xx年 6月， 超声 活化 刻蚀 工艺的完善试验，小批量产品性能的一致性试验， 贵金属及活性元素 的选择和相应配方的确定，工艺参数优化，相关设备选型、采购； 任务二： 20xx年 7月～ 20xx年 12月，相应 实验场次 改造、电力增容配备、水路、气路设计，同时研究大批量生产中影响质量的各主要因素和对策。 任务三： 20xx年 1月～ 20xx年 9月，设备安装调试，试生产，研究 示范线 各工艺参数的确定，建立在线检测体系，规范生产过程管理和质量监督管理。 任务四： 20xx年 10月～ 20xx年 12月， 考核 示范线 生产能力，开始正式生产，同时进行项目验收和鉴定工作。 (十一 )有关本项目的国内外知识产权状况分析 对近十年来相关文献的检索查新，国内外对 贵金属修饰钛阳极材料 的研究方兴未艾，形成了丰富的技术文献，专利的申报、批准率非常高，各国科研人员在此领域投入大量的精力和热情，目的是尽快形成占有技术领先。