JP4673696B2 - 導電性ダイヤモンド電極及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また一方、電気分解における陽極での酸化反応では、水処理に有効な酸化剤(有効塩素、オゾンなど)が生成し、一部OHラジカルなどの活性種も発生することが知られており、それらを含む水は活性水、機能水、イオン水、殺菌水などの名称で汎用されている。最近では、呼称として電解水に統一されている。
酸化を行う電解用電極(陽極)の電極物質には酸化鉛PbO2、酸化錫SnO2、白金Pt、DSA、カーボンなどがある。電極基体として使用しうる材料は、長寿命を確保し処理表面への汚染が起きないように耐食性を有することが必要である。通常、陽極給電体としてはTiなどの弁金属やその合金に限定され、電極触媒としても白金Pt、イリジウムIrなどの貴金属及びそれらの酸化物に限定されている。しかしながらこれらの高価な材料を用いても、電流を流すと電流密度、時間に応じて消耗し、溶液中に流出することが知られており、より耐食性の優れた電極が望まれている。
最近になって電気化学用電極としてSwain [Journal of Electrochemical Society Vol.141, 3382- 、(1994)]らはダイヤモンドの酸性電解液中での安定性を報告し、他のカーボン材料に比較してはるかに優れていることを示唆した。基礎的な電気化学特性に関しては電気化学会誌、p.521、Vol.72、No.7(2004)に詳しい。
このような研究から、電極としてダイヤモンドを使用する電解プロセスでは、従来の電極を用いた場合より効率が向上することが期待できるのであるが、以下に示すように実用の観点からは改良が望まれていた。
ダイヤモンド層の形成方法としては熱フィラメントCVD、マイクロ波プラズマCVD、プラズマアークジェット法、PVD法などが開発されている。ダイヤモンド層の一般的な製法であるCVD合成法では700℃以上程度の高温還元工程を経るため、基材の熱膨張係数がダイヤモンドのそれに近いことが必須である。
ダイヤモンドを電極として利用する場合、その基材の材料は陽極として貴の電位で安定であること、安定な不働態皮膜が形成されることが好ましい。特に酸性溶液中で陽極電位領域においては安定な金属として弁金属が利用でき、水素雰囲気で水素化物を生成しにくいことも考慮して、NbやTa基材を用いることが検討されている。
しかしながらNbは、地金として高価であることは課題として残る。TaはNbに比較して熱膨張率がダイヤモンドとより近いため(6倍)、ダイヤモンド層との接合性がより良好となり、安定性の向上が期待できるが、Nbより更に高価であるため実用に適さない。またNb、Taの比重はそれぞれ8.56、16.60であり、例えばTiの4.54に比較して非常に重く、大型の電極の実用化に際して障害となっていた。
密着性と基体の保護を目的としてカーバイドなどの中間層を基材表面に形成することは好ましい(特開平9−268395号公報)が、電解耐食性に関しては乏しい場合が多い。
貴金属を触媒とする工業電解用陽極であるDSEでは、Ti、Ti合金が基材として汎用されている。中間層の効果は酸性電解浴での貴金属酸化物電極(DSE)の基本的延命技術として古くから開示されている(特許第1296411号公報)。しかしながらダイヤモンド電極の場合、CVDダイヤ合成条件下では水素などのラジカルが発生するため、前記な酸化物中間層は、大部分が還元されてしまいその技術を利用することは困難である。
一方、特許第2761751号公報では、酸素発生用陽極中間層として金属又は合金組成の薄膜層を耐食性の劣る基材上に形成させ、耐食性を向上させている。中間層技術はDSEにおいて開発されてきたものであり、ダイヤモンド触媒電極の合成プロセスにおける効果に対する有効性は、これまで報告開示されていない。
このような状況から、工業電解に利用できる耐久性かつ大型化の容易なダイヤモンド電極を開発する必要が生じていた。
通常導電性ダイヤモンド電極は、導電性のSi基材を使用しているが、大型化が困難であった。特に陽極として使用する場合は、腐食性の溶液へ浸漬しかつ高電位により基材が不安定化し短寿命化することが知られている。一方Tiは安価であり、ダイヤモンド電極基材として利用あるいは検討されている。しかしダイヤモンド合成は通常高温の水素還元雰囲気で行うため、Tiとダイヤモンドとの熱膨張率の差が大きく、又合成条件によっては水素化物が生成し吸蔵されることがあり、陽極として使用する段階で触媒離脱が発生しやすい。
NbやTaは高温の還元雰囲気で安定であり、ダイヤモンド電極の基材としての安定性向上が期待できるが、高価であるため実用に適さない。
即ち、高い耐電解酸化能力を有しかつ耐食性に優れる単体であるNbやTaは、ダイヤモンド合成用基材や工業用電極材料として使用可能ではあるが、厚さや価格の観点から実際には工業用電極として利用できない。従って本発明では、NbやTaを少なくとも一部として有する薄い金属又は合金被覆層を導電性基材上に接合した複合基材に、触媒としてのダイヤモンド触媒層を形成することで、安定かつ経済性・比強度に優れたダイヤモンド電極を得ることとしている。更に重量の嵩むNbやTaの使用量を低減することにより電極の軽量化に寄与できる。
本発明の導電性ダイヤモンド電極は、食塩電解、廃水等の水処理、オゾン、過酸化水素、過硫酸、過炭酸などの電解製造用、前記電解水製造等の各種電解反応の陽極及び/又は陰極として使用できる。
TiはTa、Nbと相互に固溶限を持つため、前記被覆層を形成した後、高温で拡散接合を進行させると、基材と被覆間により強固な接合界面を得ることが出来る。特にTi−Ta、Ti−Nb合金基材はすでにTa、Nbを含有しているため、前記被覆層との整合性が優れ、均一性が高い安定した接合界面となる。
前記導電性基材の形状としては、板のみならず、粒子、繊維、板、穴明き板などが可能であり、また、それらの表面に機械加工、ブラスト加工などにより、0.001mm〜1mmの凹凸を形成させ、有効電極面積を増大させることも好適である。
NbやTaの金属又は合金被覆層内の含有比率は原子比率で20%(以下原子比率をat.%と記述する。)以上100 at.%が好ましく、20 at.%未満では酸化腐蝕耐性、水素耐性が不足することがある。
NbやTa以外に前記金属又は合金被覆層に存在可能な金属としては Ti、Zr、Mo、W、V、Sn、Ag、Al、Ni、Cu、Si、B、C、Oがあり、これらの成分は機械的強度や耐食性やダイヤモンド膜形成の向上を目的として意図的に被覆層のTa及びNbに添加されるほか、ダイヤモンド膜形成の際の熱拡散によって、被覆層表面からは表面に接している化合物成分やダイヤモンド生成反応成分、基材側からはTi及びTi合金成分、更にろう接の際のろう材成分等が被覆層のTa及びNbに合金化される。
導電性基材上に被覆する場合、金属又は合金被覆層の厚さは溶融めっき、PVD、CVDのように層の厚さを漸増させる方法では耐食性の観点から0.5μm以上で、製造時間や経済性の観点から50μm以下が好ましく、ろう接のように薄板や箔を接合させる方法ではハンドリングの容易性から25μm以上で、必ずしも被覆材としてではなく基材として使用可能な厚さとなる500μm以下が好ましい。
CVDは化学蒸着法と呼ばれ、半導体製造工程で汎用されている成膜技術である。低温で気化した金属塩と高温に加熱された固体との接触において、熱分解反応、水素還元反応、高温不均化反応等によって目的とする金属或いは金属化合物を析出させる方法である。例えば、無機塩の水素還元反応を利用した場合、Nbは水素によるNbCl5から低次のNb3Cl8の生成とその高温不均化反応による分解を繰り返しながら析出される。一方、TaはTaCl5から水素によって直接還元される。
真空蒸着は減圧された空間の中で、蒸着すべき金属を加熱し基材表面に付着させる。通常10-1〜10-2Paの範囲で制御する。
スパッターリングは、真空蒸着に比較して低温で高融点物質の膜が得られる、大面積にわたって均一な膜が成形できる、合金組成に対応できる、応答性が速く制御しやすい、などの特徴を有し普及が進んでいる。通常10-0〜10-2Pa程度の真空中で、Arなどの希ガスをグロー放電させ、生じたイオンを電場中で加速してターゲット金属に衝突させ、ターゲット金属原子を対象基材に付着させる。10-0〜10-2Paの範囲で制御する。直流スパッター、高周波スパッター、マグネトロンスパッターやプラズマを生成しないイオンビームスパッターなども知られている。
ろう接は基材と被覆材の間にろう材をインサート材として挟み込んだ後に、700〜1000℃程度に加熱して、ろう材を溶かして接合させる方法である。Ti基材にTa、Nbやそれらの合金をろう接する場合には、還元雰囲気又は真空を用いるため、フラックスは必要ないが、前処理を徹底して両接合面の清浄化を十分に行っておかなければならない。ろう材としては、Ti−Ni−Cu、Ag-Al合金等が用いられる。比較的簡単な処理装置と材料で、しかも大量・確実に接合・被覆処理を行うことが出来る反面、ろう材は必ずしも高耐食性ではないから、電極として用いる場合には電解液との接触に注意しなければならない。
これまで述べた方法を組み合わせて金属又は合金被覆層を被覆形成することも可能である。
CVDダイヤモンドコーティングを行う場合、当該コーティングの前に、ダイヤモンド核発生密度向上のため、ダイヤモンド微粒子と超音波発振器を用いて、金属又は合金被覆層表面の傷付け処理及び種付け処理を行うことが望ましい。
また種付け処理の前に、前記金属又は合金被覆層及び触媒であるダイヤモンド層の間の機械的強度を向上させるために、金属又は合金被覆層の表面に、直径が30〜150nmの範囲の凹凸を付与することもできる。この方法としては、通常の酸によるエッチング、ブラスト処理、真空熱処理などが適用できる。また、CVD前処理として、酸、薬品による化学、物理洗浄を行うことが好ましい。
炭素源となるメタンCH4などの炭化水素ガス、或いはアルコールなどの有機物を、CVDチャンバー内に水素ガスと共に送り込み、還元雰囲気に保ちながら、フィラメントを熱し、炭素ラジカルが生成する温度1800〜2400℃に加熱する。このときダイヤモンドが析出する温度(750〜950℃)領域に金属又は合金被覆層を形成した導電性基材を設置する。水素に対する炭化水素ガス濃度は0.1〜10vol%、圧力は20hPa〜1013hPa(1気圧)である。
ダイヤモンドが良好な導電性を得るために、原子価の異なる元素を微量添加することは不可欠である。ホウ素BやリンPの好ましい含有率は1〜100000ppmであり、更に好ましくは100〜10000ppmである。原料化合物にはトリメチルボロン(CH3)3Bを用いることができるが、毒性の少ない酸化ホウ素B2O3、5酸化2燐P2O5などの利用も好ましい。
この金属又は合金被覆層を形成することにより、比較的少量のNbやTaで基材の安定性向上に寄与し、基材自体をNbやTaで構成する場合と比較して大幅なコストダウンが可能にし、安定かつ経済性・比強度に優れかつ軽量のダイヤモンド電極が得られる。
図1に示すように、導電性ダイヤモンド電極1は、比較的肉厚の導電性基材2表面に、薄肉の金属又は合金被覆層3が被覆形成され、更にこの被覆層3表面に、多数の導電性ダイヤモンドの粒子4がCVD法等により被覆された導電性ダイヤモンド層から成っている。
前記導電性基材2は、純TiやTi合金製であり、Tiは安価で電極の大型化に適している。前記金属又は合金被覆層は、NbやTaやこれらの合金を有し、20 at.%以上をNb及び/又はTaで構成する。この被覆層3は通常基材2よりもかなり薄く、高価なNbやTaを使用してもコスト増は僅かであり、比重の高いNbやTaによる重量増も抑制できる。
このようにして得られた導電性ダイヤモンド電極1は導電性基材2が金属又は合金被覆層3により保護されているため、陽極として使用される場合でも満足できる耐久性を有し、長期間安定した電解を可能にする。
Ti板を、Feグリットでブラスト処理し、20%沸騰塩酸にて酸洗した後、純水洗浄して導電性基材とした。
CVD装置内に該基材を設置し、水素気流中で塩化タンタルTaCl5を300℃で気化し、1000℃に保持した前記Ti基材上にTa層を8μm付着させた。後処理として10−3Paの真空中で700℃に保持して脱水素処理を行った。
5時間CVD操作を継続した後、基材を取り出した。分光分析により、ダイヤモンド層が析出していることを確認した。層厚は3μm、Bドープ濃度は1300ppmであった。
このように作製した電極を面積1cm2に切り出して陽極とし、対極をZr板、極間を1cmとして、150g/l硫酸中、60℃、2A/cm2の条件で電解を行ったところ、安定したセル電圧を4000時間維持し、長期間の使用が可能であることが確認された。
実施例1に従い処理したTi基材を高周波スパッター装置に設置した。ターゲットをTa板とし、10-0PaのAr雰囲気下で90分間電力を供給し放電を継続させた。これにより基材上にTa層を10μm付着させた。
次いで実施例1と同様に導電性のダイヤモンド層を該基材に形成させた。
実施例1と同様の電解試験を実施したところ、4500時間安定したセル電圧を維持し、長期間の使用が可能であることが確認された。
ターゲットをNb板としたこと以外は実施例2と同じ条件でスパッタリングを行い、Ti基材上にNb層を10μm付着させ、かつ実施例1と同様に導電性のダイヤモンド層を該基材に形成させた。
実施例1と同様の電解試験を実施したところ、3800時間安定したセル電圧を維持し、長期間の使用が可能であることが確認された。
ターゲットをTa−Nb合金(原子比で1:1)板としたこと以外は実施例2と同じ条件でスパッタリングを行い、Ti基材上にTa−Nb合金層を10μm付着させ、かつ実施例1と同様に導電性のダイヤモンド層を該基材に形成させた。
実施例1と同様の電解試験を実施したところ、4000時間安定したセル電圧を維持し、長期間の使用が可能であることが確認された。
Ti−5Ta板を、Feグリットでブラスト処理し、20%沸騰塩酸にて酸洗した後、純水洗浄して導電性基材とした。
この基材を使用し、実施例2と同じ条件で該基材上にTa層を10μm付着させ、かつ実施例1と同様に導電性のダイヤモンド層を該基材に形成させた。
実施例1と同様の電解試験を実施したところ、4800時間安定したセル電圧を維持し、長期間の使用が可能であることが確認された。
Tiメッシュ(6mmLM×3.6mmSW×1.2mmST、厚さ1.0mm)を、Feグリットでブラスト処理し、20%沸騰塩酸にて酸洗した後、純水洗浄して導電性基材とした。
この導電性基材を、アーク放電法イオンプレーティング装置内に設置した。ターゲットをTa板とし、10−2Paの真空中で100分間電力を供給し放電を継続させた。これにより基材上にTa層を10μm付着させた。Taはメッシュの前面、断面、裏面ともほぼ均一に付着していることを確認した。更に実施例1と同様に導電性のダイヤモンド層を該基材に形成させた。
実施例1と同様の電解試験を実施したところ、5500時間安定したセル電圧を維持し、長期間の使用が可能であることが確認された。
実施例1と同様にして前処理を行った厚さ2mmのTi板を基材とし、この基材上にろう材として厚さ25μmのTi−15Ni−15Cu箔を載せ、さらに被覆材として厚さ50μmのTa箔を載せた。前記被覆材のTa箔は前処理として常温の硝弗酸にて酸洗した後、純水洗浄を行った。
Mo板を用い5g/cm2の加重を掛けながら、10-3Paの真空中で960℃に加熱して、前記Ti基材上に50μmのTa被覆層を形成し、かつ実施例1と同様に導電性のダイヤモンド層を該基材に形成させた。
実施例1と同様の電解試験を実施したところ、5200時間安定したセル電圧を維持し、長期間の使用が可能であることが確認された。
実施例1と同様の前処理を行ったTi基材上に直接、実施例1と同じ条件で10μm厚の導電性ダイヤモンド層を形成した。
実施例1と同様の電解試験を実施したところ、電解寿命は500時間であった。ダイヤモンド層の剥離が進行し、基材は腐食していた。
実施例1と同じ条件で前処理したTi基材をCVD装置内に該基材を設置し、Ar気流中で5塩化ニオブNbCl5ガスとメタンCH4ガスを導入し、850℃に保持した基材上にNb−C層を2μm付着させた。その後該基材を取り出し、X線回折を行ったところNbC、Nb2Cが同定された。
ダイヤモンド微粒子からなる研磨材を用いて、表面の傷付け、種付け処理を行った後、再度CVD装置に装着した。水素気流中にて、炭素源としてメタンCH4、ボロンB源としてトリメチルボロン (CH3)3Bを添加した。フィラメントに電流を流し同様にダイヤモンド層を10μm形成した。
実施例1と同様の電解試験を実施したところ800時間後に電圧が急激に増加した。分解し観察したところ、ダイヤモンド層の剥離が進行し、基材は腐食していた。
2 導電性基材
3 金属又は合金被覆層
4 導電性ダイヤモンド粒子(導電性ダイヤモンド層)
Claims (5)
- Ti又はTi合金製である導電性基材、該導電性基材表面に形成されたNb、Taの少なくとも一方を含む金属又は合金被覆層、及び該金属又は合金被覆層表面に形成した導電性ダイヤモンド層を含んで成ることを特徴とする導電性ダイヤモンド電極。
- 金属又は合金被覆層のNb、Ta含有比率が20at.%以上100at.%以下である請求項1記載の導電性ダイヤモンド電極。
- 金属又は合金被覆層の表面に、直径が30〜150nmの範囲の凹凸を形成した請求項1記載の導電性ダイヤモンド電極。
- Ti、Zr、Mo、W、V、Sn、Ag、Al、Ni、Cu、Si、B、C、Oから選ばれる少なくとも1つの元素を含む合金被覆層である請求項1記載の導電性ダイヤモンド電極。
- Ti又はTi合金製である導電性基材表面に、溶融塩めっき法、CVD法、PVD法及びろう接法から成る群から選択される少なくとも1種の方法により、Nb、Taの少なくとも一方を含む金属又は合金被覆層を形成し、次いで該金属又は合金被覆層表面に導電性ダイヤモンド層を形成することを特徴とする導電性ダイヤモンド電極の製造方法。
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| AT503402B1 (de) * | 2006-04-10 | 2008-02-15 | Pro Aqua Diamantelektroden Pro | Verfahren zur herstellung einer diamantelektrode und diamantelektrode |
| CN100577782C (zh) * | 2006-06-15 | 2010-01-06 | 中国科学院物理研究所 | 表面改性的电流变液电极板 |
| ES2568243T3 (es) * | 2007-12-21 | 2016-04-28 | Condias Gmbh | Electrodo de diamante y procedimiento para fabricarlo |
| JP5509688B2 (ja) * | 2008-06-19 | 2014-06-04 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 触媒及びこれを用いたカルボン酸又はカルボン酸無水物の製造方法 |
| JP5207529B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2013-06-12 | クロリンエンジニアズ株式会社 | 硫酸電解槽及び硫酸電解槽を用いた硫酸リサイクル型洗浄システム |
| DE102009035546A1 (de) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Bayer Materialscience Ag | Elektrode und Elektrodenbeschichtung |
| WO2012075425A2 (en) | 2010-12-03 | 2012-06-07 | Electrolytic Ozone Inc. | Electrolytic cell for ozone production |
| CN104220630B (zh) | 2012-02-23 | 2017-03-08 | 特来德斯通技术公司 | 耐腐蚀且导电的金属表面 |
| CN102817955B (zh) * | 2012-06-07 | 2014-09-03 | 北方材料科学与工程研究院有限公司 | 巨电流变体阻尼器极板的修饰处理方法 |
| KR102336290B1 (ko) | 2014-04-08 | 2021-12-09 | 알콘 인코포레이티드 | 산소-발생 요소를 그 안에 갖는 안과용 렌즈 |
| KR101480023B1 (ko) * | 2014-05-29 | 2015-01-07 | 주식회사 아벡테크 | 다이아몬드 전극 및 그 제조 방법 |
| WO2019003151A1 (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-03 | Icdat Ltd. | SYSTEM AND METHOD FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF SYNTHETIC DIAMONDS |
| KR20190016731A (ko) | 2017-08-09 | 2019-02-19 | 인더스트리아 가부시키가이샤 | 수처리 장치 및 수처리 방법 그리고 수처리 시스템 |
| WO2019166999A1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | Manufacturing Systems Limited | Apparatus and method of catalysis |
| CN108546810A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-09-18 | 首钢集团有限公司 | 一种冷轧高强热镀锌钢板的生产方法 |
| WO2020118510A1 (zh) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | 深圳先进技术研究院 | 一种硼硅共掺杂金刚石电极及其制备方法与应用 |
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| KR102109978B1 (ko) * | 2019-11-20 | 2020-05-28 | 주식회사 화인 | 전기 영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0593372B1 (en) * | 1992-10-14 | 2001-09-19 | Daiki Engineering Co., Ltd. | Highly durable electrodes for eletrolysis and a method for preparation thereof |
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| JPH11269686A (ja) * | 1998-03-18 | 1999-10-05 | Permelec Electrode Ltd | 過酸化水素の製造方法及び過酸化水素製造用電解槽 |
| DE19911746A1 (de) * | 1999-03-16 | 2000-09-21 | Basf Ag | Diamantelektroden |
| JP2004204299A (ja) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Ebara Corp | ダイヤモンド成膜シリコンおよび電極 |
| JP4456378B2 (ja) * | 2004-02-24 | 2010-04-28 | ペルメレック電極株式会社 | 導電性ダイヤモンド電極の製造方法 |
| DE102004025669A1 (de) * | 2004-05-21 | 2005-12-15 | Diaccon Gmbh | Funktionelle CVD-Diamantschichten auf großflächigen Substraten |
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