钛阳极网
钛阳极网是电化学工业中支撑行业发展的核心产品
早期电化学工业中常用的石墨电极,虽曾在导电和电极反应中发挥过作用,但因其机械强度欠佳,在使用中容易磨损、破碎 ,且在腐蚀性环境里耐腐蚀性不足,难以在严苛的电化学领域上持续工作,这极大地限制了它在众多电化学工业中的应用。

随着材料科学研究的不断深入,钛金属逐渐走进人们的视野,它质量轻盈却强度颇高,拥有良好的耐腐蚀性,在电化学环境中,这份耐腐蚀性显得尤为关键。在电化学过程中,电极表面需要具备出色的催化活性,才能高效推动氧化还原反应的进行。
涂层技术的出现为钛电极的发展带来了曙光。科学家们成功研发出在钛基体上涂覆具有催化活性的氧化物涂层的方法,这些涂层材料多为钌、铱、铂等贵金属氧化物,使其在电化学领域得到广泛应用。
涂层钛阳极网
涂层钛阳极网以工业纯钛为基材的主体框架,为整个阳极网提供了坚实的支撑。
随着材料科学研究的不断深入,钛金属逐渐走进人们的视野,它质量轻盈却强度颇高,拥有良好的耐腐蚀性,在电化学环境中,这份耐腐蚀性显得尤为关键。在电化学过程中,电极表面需要具备出色的催化活性,才能高效推动氧化还原反应的进行。
涂层技术的出现为钛电极的发展带来了曙光。科学家们成功研发出在钛基体上涂覆具有催化活性的氧化物涂层的方法,这些涂层材料多为钌、铱、铂等贵金属氧化物,使其在电化学领域得到广泛应用。
而在钛基体表面,涂覆着一层由贵金属氧化物组成的涂层,这层涂层是钛阳极网发挥卓越性能的关键所在。涂层材料多为钌(Ru)、铱(Ir)、铂(Pt)等贵金属的氧化物 ,这些贵金属氧化物可不是简单的覆盖在钛基体表面,它们通过热分解氧化与电镀技术,均匀地分布在钛基体上,形成了一层致密且稳定的活性电催化涂层。不同的贵金属氧化物有着不同的电化学活性,在析氯体系中,RuO₂-IrO₂复合氧化物,对氯离子具有特殊的亲和力,能够高效地催化氯离子氧化生成氯气;在析氧体系里,IrO₂-Ta₂O₅混合氧化物,能够大幅降低析氧反应的过电位,促进氧气的析出 。这层涂层不仅是电化学反应的活性中心,能将过电位降低 20%-30%,大大提高了电化学反应的效率,并且阻止了钛基体与电解液的直接接触,使钛阳极网的耐腐蚀性能较传统石墨阳极提升数倍以上,有效延长了电极的使用寿命。

当涂层钛阳极网接入电化学系统,通上直流电后。在电场的强大作用下,电解液中的正负离子开始迁移。

钛阳极网的电化学反应
以常见的析氯反应为例,当氯离子到达涂层钛阳极网表面时。涂层中的贵金属氧化物凭借其特殊的电子结构和表面活性位点,与氯离子发生强烈的相互作用,降低了氯离子失去电子的难度,也就是降低了反应的活化能。在这种作用下,氯离子顺利地失去电子,发生氧化反应,生成氯气(Cl₂),化学反应方程式为:2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑。每一个氯离子在阳极表面失去电子的瞬间,都伴随着微小的电子跃迁和能量释放,这些微观的变化汇聚在一起,便表现为氯气的持续产生。
而在析氧反应中,水分子则成为了主角。当水分子靠近阳极表面时,在电场和涂层的共同作用下,水分子中的氧原子失去电子,生成氧气(O₂)和氢离子(H⁺),化学反应方程式为:2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺ 。这个过程同样离不开涂层的催化作用。
多领域的应用
在离子膜法烧碱生产中,当饱和食盐水流入电解槽,与阳极网表面亲密接触时。阳极网表面的 RuO₂-IrO₂复合氧化物涂层对氯离子展现出超强的亲和力,能够高效地催化氯离子氧化生成氯气,这一过程的化学反应方程式为:
2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑ 。
在这个反应中,涂层钛阳极网凭借其卓越的催化性能,大幅降低了析氯反应的过电位,使得反应能够在相对较低的电压下顺利进行,极大地提高了电流效率。同时,生成的氯气纯度也得到了质的飞跃,这意味着生产出的氯气更加纯净,能够满足更高标准的工业需求。
除了在析氯反应中表现出色,涂层钛阳极网在整个氯碱生产过程中还带来了诸多显著的优势。由于其出色的导电性和耐腐蚀性,槽电压得以降低 15% 左右,大大减少了电能的消耗。而且,涂层钛阳极网的尺寸稳定性极佳,在长期的电解过程中,钛基体几乎零损耗,确保了极间距始终恒定,槽电压波动幅度被精准控制在 ±2% 以内,为电解过程的稳定运行提供了坚实保障。
以高端五金件的镀铬工艺中,当电流接通,含六价铬的电解液在电场的作用下开始活跃起来,而铱钽钛阳极网此时就成为了这场电化学反应的核心。阳极网表面的铱氧化物涂层发挥着至关重要的催化作用,化学反应方程式为:
2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺ 。
在这个过程中,钛阳极网确保电流能够均匀地分布在整个电镀体系中。
随着环保意识的日益增强,污水处理成为了全球关注的焦点问题,而涂层钛阳极网则在这个领域中扮演了重要的角色 。
在印染废水处理中,涂层钛阳极网的功能得到了充分的验证。当电流通过含有印染废水的电解槽时,阳极网表面的钌铱涂层开始催化产生羟基自由基(・OH) 。这种自由基具有极强的氧化性,其氧化电位高达 2.8V,比常见的氧化剂如氯气、过氧化氢等都要高得多,能够轻松地将印染废水中那些难以降解的染料分子、助剂以及其他有机杂质化学键被逐分解,分子结构被彻底破坏,最终被分解为二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)等无害的小分子物质,实现了污染物的高效降解。
运行参数对于涂层钛阳极网来说,必须控制在合理的范围内,才能保证其平稳地运行,延长使用寿命 。
电流密度是一个关键的运行参数,电流密度过大也会对阳极网产生不良影响。一般情况下,建议涂层钛阳极网的长期运行电流密度≤1000 A/m² 。当电流密度过高时,阳极网表面的电化学反应会变得异常剧烈,会加速涂层的消耗,缩短阳极网的使用寿命。
倒极周期也是不容忽视的参数。每 24 小时反向通电 4 分钟,能够有效修复局部钝化,让阳极网始终保持良好的工作状态。这是因为在电解过程中,阳极网表面会逐渐形成一层钝化膜,影响其电催化活性。而定期倒极,可以打破这层钝化膜,让阳极网重新焕发生机,提高其工作效率和稳定性。