1.一種用于電解制氯系統(tǒng)的催化陽極結(jié)構(gòu),其包含導(dǎo)電固體基底,在所述基底的面向電解質(zhì)的表面上覆蓋有導(dǎo)電冶金催化劑層,該層包含在銻和錫的氧化物的結(jié)晶基質(zhì)內(nèi)的基本由具有化學(xué)式co3o4的結(jié)晶氧化鈷組成的氧化鈷結(jié)晶粒子;
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極結(jié)構(gòu),其中銻和錫的化合物的存在量為所述冶金催化劑層提供在1:5至1:200的范圍內(nèi),優(yōu)選在1:5至1:100的范圍內(nèi)的銻:錫的整體金屬化學(xué)計(jì)量比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述冶金催化劑層進(jìn)一步包含一種或多種貴金屬或其化合物,優(yōu)選釕或其氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述冶金催化劑層中的氧化鈷結(jié)晶粒子基本包含釕或其氧化物至基于結(jié)晶粒子的總金屬原子含量計(jì)至多5原子%的釕含量,所述釕的至少一些以在結(jié)晶粒子上的表面裝飾的形式存在。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述冶金催化劑層中的氧化鈷結(jié)晶粒子進(jìn)一步含有結(jié)晶區(qū)域,該區(qū)域中釕并入氧化鈷的晶格內(nèi)或已經(jīng)與鈷形成混合金屬氧化物,或兩者。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述冶金催化劑層包含至少一種鈀化合物,其量為所述冶金催化劑層提供基于冶金催化劑層的總金屬原子含量為至多7原子%,優(yōu)選至多3原子%的總鈀含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述冶金催化劑層另外包含遍布或基本遍布在所述催化劑層中的氧化釕。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述冶金催化劑層另外包含銥,為其氧化物或其它催化活性物類的形式,其量提供冶金催化劑層的總金屬原子含量的至多15原子%的總銥含量,優(yōu)選至多5原子%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述導(dǎo)電固體基底基本由閥金屬,優(yōu)選鈦組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述冶金催化劑層還包含至少一種銅化合物,其量為所述層提供冶金層的至多10原子%,優(yōu)選至多2原子%的總銅含量;或至少一種鋁化合物,其量為所述層提供冶金層的至多30原子%,優(yōu)選至多20原子%的總鋁含量;或至少一種鎳化合物,其量為所述層提供冶金催化劑層的總金屬原子含量的至多15原子%,優(yōu)選至多10原子%的總鎳含量,或以上這些的多于一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述冶金催化劑層不包含鈦或其化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述陽極結(jié)構(gòu)由在其面向電解質(zhì)的表面上覆蓋有根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電冶金催化劑層的導(dǎo)電固體基底組成,所述催化劑層直接毗鄰所述基底。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述陽極結(jié)構(gòu)包含導(dǎo)電固體基底,在其面向電解質(zhì)的表面上覆蓋有直接毗鄰所述基底的冶金夾層;所述夾層被根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電冶金催化劑層覆蓋。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述夾層是尺寸穩(wěn)定的陽極組合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述夾層包含鈦或一種或多種其化合物、或鉭或一種或多種其化合物、或兩者。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述夾層包含釕或一種或多種其化合物,優(yōu)選還有鈦或一種或多種其化合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述夾層包含銥或一種或多種其化合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17任一項(xiàng)所述的陽極結(jié)構(gòu),其中所述鈦、鉭、釕或銥化合物當(dāng)存在時(shí)包含氧化物化合物,優(yōu)選由氧化物化合物組成。
19.一種制備用于電解制氯系統(tǒng)的催化陽極結(jié)構(gòu)的方法,其包括以下順序步驟:
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中在步驟(b)的過程中將基底(a)加熱至55-200℃的范圍內(nèi)的溫度,并且所得結(jié)構(gòu)此后在所述相同范圍內(nèi)的溫度下干燥。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法,其中在整個(gè)步驟(b)中將基底(a)加熱至100℃的溫度,并且所得結(jié)構(gòu)此后在所述溫度下干燥。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21任一項(xiàng)所述的方法,其中在干燥后,所述熱處理溫度在450至550℃的范圍內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22任一項(xiàng)所述的方法,其中所述熱處理溫度為500℃。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23任一項(xiàng)所述的方法,其中在步驟(b)中用于施加冶金組合物的工藝溶劑是在按體積計(jì)85:15的比率范圍內(nèi)的異丙醇和水的混合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求19至24任一項(xiàng)所述的方法,其中在步驟(b)中施加的各冶金組合物通過在下方結(jié)構(gòu)上一道或多道刷涂而順序施加。
26.根據(jù)權(quán)利要求19至25任一項(xiàng)所述的方法,其中在步驟(b)中施加的各冶金組合物通過在下方結(jié)構(gòu)上一道或多道噴涂而順序施加。
27.根據(jù)權(quán)利要求19至26任一項(xiàng)所述的方法,其中所述冶金催化劑前體組合物中的氧化鈷結(jié)晶粒子進(jìn)一步基本包含釕至基于結(jié)晶粒子的總金屬原子含量計(jì)至多5原子%的釕含量,所述釕的至少一些以在結(jié)晶粒子上的表面裝飾的形式存在。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法,其中所述冶金催化劑前體組合物中的氧化鈷結(jié)晶粒子進(jìn)一步含有結(jié)晶區(qū)域,該區(qū)域中一些釕已經(jīng)并入氧化鈷的晶格內(nèi)或已經(jīng)與鈷形成混合金屬氧化物,或兩者。
29.根據(jù)權(quán)利要求19至28任一項(xiàng)所述的方法,其中銻和錫的化合物的存在量為所述冶金催化劑前體組合物提供至多1:10,優(yōu)選至多1:20;和最優(yōu)選1:200的銻:錫的整體金屬化學(xué)計(jì)量比。
30.根據(jù)權(quán)利要求19至29任一項(xiàng)所述的方法,其中所述冶金催化劑前體組合物另外包含至少一種鈀化合物,其量為所述組合物提供基于組合物的總金屬原子含量計(jì)優(yōu)選至多7原子%,優(yōu)選至多5原子%的總鈀含量。
31.根據(jù)權(quán)利要求19至30任一項(xiàng)所述的方法,其中所述冶金催化劑前體組合物中的錫和銻的化合物各自包含不同于氧化物化合物的化合物;并且其中它們在步驟(b)中的加熱施加、隨后干燥和熱處理使得這些化合物在最終陽極結(jié)構(gòu)的冶金催化劑層內(nèi)熱分解成它們各自的金屬氧化物或混合金屬氧化物化合物的一種或多種。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法,其中所述錫和銻化合物當(dāng)存在時(shí)最初包含它們各自的鹵化物或硫酸鹽化合物,優(yōu)選由它們各自的鹵化物或硫酸鹽化合物組成。
33.根據(jù)權(quán)利要求19至32任一項(xiàng)所述的方法,其中所述冶金催化劑前體組合物另外包含至少一種銅化合物、或至少一種鋁化合物或至少一種鎳化合物,或以上這些的多于一種;其量分別為所述組合物提供基于組合物的總金屬原子含量計(jì)至多10原子%,優(yōu)選至多2原子%的總銅含量、或基于組合物的總金屬原子含量計(jì)至多30原子%,優(yōu)選至多20原子%的總鋁含量、或基于組合物的總金屬原子含量計(jì)至多15原子%,優(yōu)選至多10原子%的總鎳含量,或以上這些的多于一種。
34.根據(jù)權(quán)利要求19至33任一項(xiàng)所述的方法,其中所述冶金催化劑前體組合物另外包含至少一種銥化合物,其量分別提供基于所述組合物的總金屬原子含量計(jì)至多15原子%,優(yōu)選至多10原子%的總銥含量。
35.根據(jù)權(quán)利要求19至34任一項(xiàng)所述的方法,其中所述導(dǎo)電固體基底基本由閥金屬,優(yōu)選鈦組成。
36.根據(jù)權(quán)利要求19至35任一項(xiàng)所述的方法,其中在步驟(b)中,將所述冶金催化劑前體組合物直接施加到所述基底的面向電解質(zhì)的表面上。
37.根據(jù)權(quán)利要求19至36任一項(xiàng)所述的方法,其中在步驟(b)之前,將冶金基礎(chǔ)組合物直接施加到所述基底的面向電解質(zhì)的表面上以形成直接毗鄰所述基底表面的冶金夾層;并且在步驟(b)中,將所述冶金催化劑前體組合物施加到所述冶金夾層的外表面上。
38.一種電解制氯系統(tǒng),其包含根據(jù)權(quán)利要求1至18任一項(xiàng)所述的電解陽極結(jié)構(gòu)或通過根據(jù)權(quán)利要求19至37任一項(xiàng)所述的方法可獲得的電解陽極結(jié)構(gòu)。
39.一種由含有氯離子的水溶液析出氯氣的電解方法,其包括在包含根據(jù)權(quán)利要求1至18任一項(xiàng)所述的電解陽極結(jié)構(gòu)或通過根據(jù)權(quán)利要求19至37任一項(xiàng)所述的方法可獲得的電解陽極結(jié)構(gòu)的電解槽中使電流通過所述溶液,其中在所述陽極處由所述水溶液析出氯氣。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的電解方法,其中通過覆蓋陽極表面的所述冶金催化劑層的催化作用促進(jìn)所述水溶液的氯氣析出。
41.根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的電解方法,其中由所述方法析出的氯氣用作殺生物劑以消毒水。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的電解方法,其中所述氯氣用于消毒壓艙水、或工業(yè)廢水。
43.根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的電解方法,其中所述方法是用于生成和回收氯氣的氯堿方法。