1、前言

涂層鈦陽極 ，習(xí)慣稱為 DSA(Dimensionally Stable An-ode尺寸穩(wěn)定陽極），又稱 DSE( Dimensionally Stable Elec-trode), 是20世紀(jì)60年代末發(fā)展起來的一種新型不溶性陽極材料。

傳統(tǒng)的不溶性陽極材料大致分為3類：鉑金、石墨及鉛合金陽極。鉑金價(jià)格昂貴，石墨與鉛合金陽極高電流電解時(shí)發(fā)生溶蝕，耐蝕性差，析氧電位大，電化學(xué)催化性能低，能耗較大，尤其是陽極中有毒的鉛會(huì)在溶液中溶解，造成二次污染，并且使鍍層性能下降。從綠色材料的“節(jié)能、節(jié)約材料、不污染環(huán)境”等要求出發(fā)，人們希望尋找到長壽命、電化學(xué)催化性能高、無二次污染的新型陽極。30多年來電化學(xué)催化材料方面的研究最大的一個(gè)成就就是開發(fā)了氯堿工業(yè)用的鈦基板上涂覆釕氧化物系不溶性陽極，被稱為氯堿工業(yè)的一次技術(shù)革命。釕氧化物陽極析氯電催化活性好 ，已被世界90%以上氯堿企業(yè)使用，其使用壽命可長達(dá)10 ，因此被稱為尺寸穩(wěn)定陽極(DSA) 。

DSA涂層鈦陽極性能特點(diǎn)如下：

1）陽極過電位低：電解含氯的鹽類水溶液時(shí)使用析氯DSA, 而電解H2SO4 、HNO3及鹽類的水溶液時(shí)，使用析氧DSA, 它的析氯及析氧陽極過電位均比其它陽極低，而且副反應(yīng)顯著減少，可長期在低電解電壓下穩(wěn)定使用，達(dá)到節(jié)能 和降低成本的效果。

2）使用壽命長：石墨、鉛合金陽極使用幾個(gè)用到1年左右就要更換，而DSA陽極可使用6年以上，甚至可長達(dá)10年，使用壽命顯著增長，綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。

2、DSA 涂層鈦陽極的制備

DSA涂層鈦陽極由基體金屬和表面活性層組成。金屬基體起骨架和導(dǎo)電作用，表面活性涂層參與陽極電化學(xué)反應(yīng)。涂層鈦陽極制備的工序包括基體的預(yù)處理、配制涂液、涂覆涂層 熱 分解氯化、后處理等。

2.1、基體金屬的選用

基體金屬要求具有耐電化學(xué)腐蝕性，有一定機(jī)械強(qiáng)度，便千加工制造，表面容易形成鈍化膜而本身導(dǎo)電性能良好等性能特點(diǎn)。

目前一致公認(rèn)作為DSA的基體 ，必須是具有單向載流性質(zhì)的閥形金屬( Valve  metal) , 如鈦( Ti ) 、鉭( Ta)、鋯 ( Zr) 、鈮( Nb) 。 鉭的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性最適合作DSA基體，但其價(jià)格昂貴，而且制作過程中熱分解需無氧條件， 工藝復(fù)雜，無實(shí)用價(jià)值。Zr、Nb與Ta類似。而鈦價(jià)格便宜，密度小，制作方便，因此一般選擇鈦?zhàn)鳛镈SA的基體，特殊情況下使用鉭和鈮。但鈦的電阻率是鉭和鈮的3~4倍，是銅的25倍，這是其作為基體金屬的一個(gè)缺點(diǎn)。

2.2、基體的預(yù)處埋

預(yù)處理的目的，是為了增強(qiáng)基體與金屬氧化物涂層的結(jié)合力，從而改善導(dǎo)電性，延長其使用壽命。預(yù)處理括除油、噴砂與酸蝕。除油、噴砂與常規(guī)方法類似，所以預(yù)處理的關(guān)鍵在于酸蝕。經(jīng)過酸蝕基體，表面形成凸凹不平的麻面層，具有較大的表面積，使陽極的真實(shí)面積增大，降低真實(shí)電流密度，改善陽極的電化學(xué)性能，同時(shí)，酸蝕還能除去鈦基體表面的氧化膜。酸蝕需控制一定的操作條件 ，否則將影響DSA的使用壽命。

2.3、涂液配制

不同性質(zhì)的DSA,配制其涂液時(shí)金屬氧化物的選擇及配比也不同 。一般情況下，一定量的金屬鹽類按一定摩爾比溶解于特定的溶劑中，便為涂液 。配制涂液時(shí)， 不能產(chǎn)生沉淀，否則涂覆時(shí)會(huì)出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，影響陽極的工作壽命。金屬鹽類的選擇及配比、溶劑的選擇及金屬離子的濃度，都會(huì)直接影響陽極的性能。

2.4、 涂層制備

將涂液涂覆在基體表面上，經(jīng)溶劑揮發(fā)、熱分解，依不同涂層的厚度循環(huán)不同次數(shù)，再經(jīng)一定時(shí)間的煅燒， 即為涂層DSA。煅燒的時(shí)間，溫度及方式也會(huì)影響DSA陽極的性質(zhì)。

為了延長DSA陽極的壽命，涂覆表層前需在基體上涂覆不同的中間層。

2.5、DSA涂層的后處理

后處理的目的是為了增強(qiáng)DSA陽極的電催化活性，滿足不同條件的使用需要。

3、DSA涂層鈦陽極的應(yīng)用

DSA涂層鈦陽極主要應(yīng)用在電化學(xué)和電冶金兩大部門。

DSA涂層鈦陽極應(yīng)用的領(lǐng)域有：氯堿工業(yè)、氯酸鹽生產(chǎn)、次氯酸鹽生產(chǎn)、高氯酸鹽生產(chǎn)、過硫酸鹽電解、電解有機(jī)合成、電解提取有色金屬、電解銀催化劑的生產(chǎn)、電解法制造銅箔 、電解氧化法回收采汞 、水電解、二氧化氯的制取、醫(yī)院污水處理 、電鍍廠含氰廢水處理、生活用水和食品用具的消毒、發(fā)電廠冷卻循環(huán)水的處理、毛紡廠  染整廢水的處理，工業(yè)用水的處理、電解法制取酸堿離子水，銅板鍍鋅、鍍佬、鍍鈀、鍍金、鍍鉛、電滲析法淡化海水、電滲析法制取四甲基氫氧化銨、熔融鹽電解、電池生產(chǎn)、陰極保護(hù)、生產(chǎn)負(fù)極箔 、箔箱的陽極氧化等 。 應(yīng)用廣泛涉及化工、冶金、水處理、環(huán)保、電鏡、電解有機(jī)合成及其它領(lǐng)域。

近年來 ，在表面處理行業(yè)，應(yīng)用DSA涂層鈦陽極出現(xiàn)了新的動(dòng)向。如在涂層中添加某種納米材料來提高DSA陽極的電催化活性 ，又如在某些特定的鍍液中，通過調(diào)節(jié)DSA涂層的析氧電位，達(dá)到抑制某種雜質(zhì)離子的產(chǎn)生，保證鍍液穩(wěn)定性的目的。隨著DSA涂層鈦陽極的研究越來越深入，其應(yīng)用前景必將越來越廣闊。

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