(57)【要約】  本発明は、塩素を生成するための電解セルの陽極として使用可能な電極を得るための方法に関する。そのようにして得られた電極は、バルブ金属の基材に塗布される、スズ、ルテニウム、イリジウムおよびチタンの酸化物を含有する触媒層を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ金属基材と、金属またはそれらの酸化物の形態で、元素基準のモルパーセンテージで５〜４０％のスズ、３．６〜１５％のイリジウム、１８〜４０％のルテニウムおよび３０〜７０％のチタンを含有する触媒コーティングとを含む、電解プロセスにおけるガス発生用電極であって、前記触媒コーティングが、イリジウム、ルテニウム、スズおよびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する酢酸溶液の熱分解によって得られる、電極。
【請求項２】
前記触媒コーティングが、金属またはそれらの酸化物の形態で、元素基準のモルパーセンテージで６〜３０％のスズ、３．７〜１２％のイリジウム、２０〜３０％のルテニウムおよび５０〜７０％のチタンを含有する、請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記触媒コーティングが、金属またはそれらの酸化物の形態で、元素基準のモルパーセンテージで８〜１８％のスズ、４〜１０％のイリジウム、１８〜３６％のルテニウムおよび４５〜６５％のチタンを含有する、請求項１または２に記載の電極。
【請求項４】
前記触媒コーティングが、６〜１２ｇ／ｍ２で含まれるイリジウムとルテニウムの合計として表される特定の貴金属負荷量を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極。
【請求項５】
前記触媒コーティングが、イリジウム、ルテニウム、スズおよびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する酢酸溶液の熱分解によって得られ、前記溶液が、元素基準のモルパーセンテージで５〜４０％のスズ、３．６〜１５％のイリジウム、１８〜４０％のルテニウムおよび３０〜７０％のチタンを含有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電極。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の電極を生成するための方法であって、以下の工程：
ａ）０．４〜１ｇ／ｍ２のイリジウムとルテニウムの合計として表される特定の貴金属負荷量に達するまで、イリジウム、ルテニウム、スズおよびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する酢酸溶液をバルブ金属基材に塗布し、続いて５０〜６０℃で乾燥させ、５〜３０分の時間にわたって４５０〜６００℃で熱分解を行う工程と；
ｂ）６〜１２ｇ／ｍ２の特定の貴金属負荷量を有する触媒コーティングが得られるまで工程ａ）を繰り返す工程と；
ｃ）５０〜２００分の時間にわたって、４５０〜６００℃で加熱処理を行う工程と
を含む、方法。
【請求項７】
前記酢酸溶液が、元素基準のモルパーセンテージで５〜４０％のスズ、３．６〜１５％のイリジウム、１８〜４０％のルテニウムおよび３０〜７０％のチタン、好ましくは６〜３０％のスズ、３．７〜１２％のイリジウム、２０〜３０％のルテニウムおよび５０〜７０％のチタン、より好ましくは８〜１８％のスズ、４〜１０％のイリジウム、１８〜３６％のルテニウムおよび４５〜６５％のチタンを含有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電解プロセスにおけるガス発生用電極を生成するための方法であって、以下の工程：
ａ）０．４〜１ｇ／ｍ２のイリジウムとルテニウムの合計として表される特定の貴金属負荷量に達するまで、元素基準のモルパーセンテージで５〜４０％のスズ、３．６〜１５％のイリジウム、１８〜４０％のルテニウムおよび３０〜７０％のチタンを含有するイリジウム、ルテニウム、スズおよびチタン錯体のヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する酢酸溶液をバルブ金属基材に塗布し、続いて５０〜６０℃で乾燥させ、５〜３０分の時間にわたって４５０〜６００℃で熱分解を行う工程と；
ｂ）６〜１２ｇ／ｍ２の特定の貴金属負荷量を有する触媒コーティングが得られるまで工程ａ）を繰り返す工程と；
ｃ）５０〜２００分の時間にわたって、４５０〜６００℃で加熱処理を行う工程と
を含む、方法。
【請求項９】
前記酢酸溶液が、元素基準のモルパーセンテージで６〜３０％のスズ、３．７〜１２％のイリジウム、２０〜３０％のルテニウムおよび５０〜７０％のチタン、好ましくは８〜１８％のスズ、４〜１０％のイリジウム、１８〜３６％のルテニウムおよび４５〜６５％のチタンを含有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
工程ａ）およびｃ）の前記熱分解の温度が４８０〜５５０℃である、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
陽極室および陰極室を含むアルカリ塩化物溶液の電解用セルであって、陽極室が、請求項１から５のいずれか一項に記載の電極を備える、電解用セル。
【請求項１２】
前記陽極室と前記陰極室が、隔膜またはイオン交換膜によって隔てられている、請求項１１に記載の電解用セル。
【請求項１３】
請求項１２に記載のセルのモジュール配置を含む、アルカリ塩化物溶液から塩素およびアルカリを生成するための電解槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩素を生成するための電解セルの陽極として使用可能な電極を得るための方法に関する。そのようにして得られた電極は、バルブ金属の基材に塗布された、スズ、ルテニウム、イリジウムおよびチタンの酸化物を含有する触媒層を含む。
【背景技術】
【０００２】
本発明の分野は、アルカリ塩化物のブラインの電解プロセスに使用される電極のための触媒コーティングの調製であって、前記コーティングが、典型的に、チタン、チタン合金または他のバルブ金属の導電性基材に塗布される、調製に関する。
【０００３】
アルカリ塩化物のブライン、例えば、塩素および苛性ソーダを生成するための塩化ナトリウムのブラインの電解プロセスは、多くの場合、塩素が発生する陽極反応の過電圧を低下させる特性を有する二酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）の表面層で活性化されたチタンまたは他のバルブ金属に基づく陽極を用いて行われる。
【０００４】
塩素の過電圧、ならびにしたがってプロセス電圧および総エネルギー消費量に関する部分的な向上は、例えば、ＥＰ０１５３５８６に記載のように、ＳｎＯ２と混合されたＲｕＯ２に基づく配合物に、イリジウムおよび白金から選択される、ある特定の量の第２の貴金属を添加することによって得ることができる。しかし、この配合物およびＵＳ４５１３１０２に記載の配合物などのスズを含有する他の配合物は、酸素が発生する競合反応の過電圧も同時に低下させ、塩素が陽極反応によって過剰量の酸素とともに生成されるという問題を有する。
【０００５】
性能のさらなる部分的な向上は、例えば、ＷＯ２０１６０８３３１９に記載のように、金属基材に、少量のＩｒＯ２が添加されたＲｕＯ２およびＳｎＯ２に基づく配合物を塗布することによって得ることができる。同様の配合物によって、最適な値のセル電位および適度な量の酸素を得ることが可能になる。しかし、この最後に言及した配合物および上記で言及した他の配合物では、電極に、工業用プラントの故障時に不可避的に生じる電流反転に対する最適な抵抗が与えられない。
【０００６】
ＵＳ２０１３／１８６７５０Ａ１は、２つの顕著に異なる組成物の交互層、すなわち、イリジウム、ルテニウムおよびバルブ金属、例えばタンタルの酸化物を含む層、ならびにイリジウム、ルテニウムおよびスズの酸化物を含む層でコーティングされた金属基材からなる、塩素発生用電極について記載している。
【０００７】
Ｃｈｅｌｌａｍａｌｌら、「Ａｎｏｄｉｃ  ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｈｔｈａｌｉｃ  ａｎｈｙｄｒｉｄｅ  ｕｓｉｎｇ  ＲｕＯ２−ＩｒＯ２−ＳｎＯ２−ＴｉＯ２  ｃｏａｔｅｄ  ｏｎ  Ｔｉ  ａｎｏｄｅ」、Ａｒａｂｉａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（２０１２）、９巻、補遺２、２０１６年１１月、Ｓ１６９０〜Ｓ１６９９ページでは、熱分解法によって調製される、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＳｎＯ２およびＴｉＯ２の混合金属酸化物でコーティングされたチタン基材からなる、無水フタル酸の電気化学酸化用陽極が記載されている。
【０００８】
さらに、例えば、スズおよび貴金属の酸化物に基づく、ＪＰＳ６３３８５９２に記載の配合物などの先行技術のコーティングは、一般的に、水溶液中の対応する貴金属の前駆体と混合された四価のスズの前駆体、特に四塩化スズ（ＳｎＣｌ４）から出発して調製される。しかし、そのようにして得られた前駆体の極度の揮発性のために、それらは工業プロセスへの適用に好適でない。
【０００９】
したがって、先行技術の配合物と比べて、通常の操作条件での相対的に高い触媒活性、および電流反転に対する相対的に高い抵抗を特徴とする、アルカリ塩化物のブラインの電解プロセスにおける、電解セルでのガス生成物の発生用電極のための、新規の触媒コーティングに対する必要性が存在することは明白である。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の種々の態様は、添付の特許請求の範囲に提示される。
【００１１】
本発明は、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＳｎＯ２およびＴｉＯ２に基づく配合物を金属基材に塗布することからなり；そのようにして得られた配合物は、電流反転時の電極の抵抗の認識可能な向上をもたらし、さらに、Ｃｌ２／Ｏ２の前者に有利な生成反応の選択性の増大を可能にする。
【００１２】
一態様では、本発明は、バルブ金属基材と、金属またはそれらの酸化物の形態で、元素基準のモルパーセンテージで５〜４０％のスズ、３．６〜１５％のイリジウム、１８〜４０％のルテニウムおよび３０〜７０％のチタンを含有する触媒コーティングとを含む、電解プロセスにおけるガス発生用電極であって、前記触媒コーティングが、イリジウム、ルテニウム、スズおよびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する酢酸溶液の熱分解によって得られる、電極に関する。
【００１３】
本発明者らは、ルテニウムおよびイリジウム酸化物を含有し、これらの成分のヒドロキシアセトクロリド錯体を、上記で示された濃度で含有する酢酸溶液から出発して塗布される触媒層に、金属またはそれらの酸化物の形態のスズおよびチタンが存在することにより、Ｔｉの存在単独で得られるものと比べ、電流反転時の最終電極の抵抗の認識可能な増大がもたらされることを観察した。
【００１４】
さらに、ヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する前駆体から得られる本発明の配合物は、最適な値のセル電位をもたらすことが観察された。
【００１５】
一実施形態では、本発明は、金属またはそれらの酸化物の形態で、６〜３０％のスズ、３．７〜１２％のイリジウム、２０〜３０％のルテニウムおよび５０〜７０％のチタンを含有する混合物を含む触媒コーティングを有する電極に関する。
【００１６】
本発明者らは、実質的な量のバルブ金属を含有する同様の触媒コーティングを用いた電極により、適度な濃度の酸素を得ることができ、したがってＣｌ２／Ｏ２の前者に有利な生成反応の選択性が向上することを観察した。
【００１７】
さらなる実施形態では、本発明は、触媒コーティングが、金属またはそれらの酸化物の形態で、８〜１８％のスズ、４〜１０％のイリジウム、１８〜３６％のルテニウムおよび４５〜６５％のチタンを含有する混合物を含む電極に関する。
【００１８】
この最後に言及した実施形態は、電極の寿命を延長させると同時に、塩素および酸素の発生反応に関する最適な選択性を維持するという利点を有する。
【００１９】
さらなる態様では、本発明は、金属またはそれらの酸化物の形態で、スズ、イリジウム、ルテニウムおよびチタンを含有する混合物を含む触媒コーティングが設けられたバルブ金属基材を含み、Ｒｕ：Ｉｒのモル比が１．５〜８であり、Ｔｉ：Ｓｎのモル比が１〜６であり、バルブ金属の量の貴金属の量に対するモル比が１．２〜５である、電解プロセスにおけるガス発生用電極であって、前記触媒コーティングが、前述の金属のヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する酢酸溶液の熱分解層からなる、電極に関する。
【００２０】
本発明者らは、貴金属の量のバルブ金属の量に対する比の前記範囲を有する、同様の触媒コーティングを用いた電極により、電流反転に対する抵抗に関して高性能が得ることができ、さらに塩素発生の良好な触媒活性、およびＣｌ２／Ｏ２の前者に有利な生成反応の良好な選択性を維持できることを観察した。
【００２１】
さらなる実施形態では、触媒コーティングは、６〜１２ｇ／ｍ２のイリジウムとルテニウムの合計として表される特定の貴金属負荷量を有し、好ましいバルブ金属基材は、チタンまたはチタン合金である。
【００２２】
さらなる態様では、本発明は、バルブ金属基材および触媒コーティングを含み、前記触媒コーティングが、イリジウム、ルテニウム、スズおよびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する酢酸溶液の熱分解によって得られ、前記溶液が、元素基準のモルパーセンテージで５〜４０％のスズ、３．６％のイリジウム、１８〜４０％のルテニウムおよび３０〜７０％のチタンを含有する、電極に関する。
【００２３】
さらなる態様では、本発明は、電解セルでのガス生成物の発生、例えば、アルカリブラインの電解用セルでの塩素発生用の電極を得るための方法であって、以下の工程：
ａ）０．４〜１ｇ／ｍ２のイリジウムとルテニウムの合計として表される特定の貴金属負荷量に達するまで、イリジウム、ルテニウム、スズおよびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する酢酸溶液をバルブ金属基材に塗布し、続いて５０〜６０℃で乾燥し、５〜３０分の時間にわたって４５０〜６００℃で熱分解を行う工程と；
ｂ）６〜１２ｇ／ｍ２の特定の貴金属負荷量を有する触媒コーティングが得られるまで工程ａ）を繰り返す工程と；
ｃ）５０〜２００分の時間にわたって、４５０〜６００℃で加熱処理を行う工程と
を含む、方法に関する。
【００２４】
上記の方法の一実施形態によると、前記酢酸溶液は、元素基準のモルパーセンテージで５〜４０％のスズ、３．６〜１５％のイリジウム、１８〜４０％のルテニウムおよび３０〜７０％のチタン、好ましくは６〜３０％のスズ、３．７〜１２％のイリジウム、２０〜３０％のルテニウムおよび５０〜７０％のチタン、より好ましくは８〜１８％のスズ、４〜１０％のイリジウム、１８〜３６％のルテニウムおよび４５〜６５％のチタンを含有する。
【００２５】
さらなる実施形態では、本発明は、電解プロセスにおけるガス発生用電極を生成するための方法であって、以下の工程：
ａ）０．４〜１ｇ／ｍ２のイリジウムとルテニウムの合計として表される特定の貴金属負荷量に達するまで、元素基準のモルパーセンテージで５〜４０％のスズ、３．６〜１５％のイリジウム、１８〜４０％のルテニウムおよび３０〜７０％のチタンを含有するイリジウム、ルテニウム、スズおよびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する酢酸溶液をバルブ金属基材に塗布し、続いて５０〜６０℃で乾燥し、５〜３０分の時間にわたって４５０〜６００℃で熱分解を行う工程と；
ｂ）６〜１２ｇ／ｍ２の特定の貴金属負荷量を有する触媒コーティングが得られるまで工程ａ）を繰り返す工程と；
ｃ）５０〜２００分の時間にわたって、４５０〜６００℃で最終加熱処理を行う工程と
を含む、方法に関する。
【００２６】
前記酢酸溶液は、元素基準のモルパーセンテージで６〜３０％のスズ、３．７〜１２％のイリジウム、２０〜３０％のルテニウムおよび５０〜７０％のチタン、好ましくは８〜１８％のスズ、４〜１０％のイリジウム、１８〜３６％のルテニウムおよび４５〜６５％のチタンを含有する。
【００２７】
スズのヒドロキシアセトクロリド錯体を含む前駆体を、イリジウム、ルテニウムおよびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体とともに使用すると、十分に制御された化学組成を有する陽極の触媒コーティングを供給することにより、先行技術の制限を克服することが可能になる。先行技術の主な限界は、触媒層の堆積に必要な種々の加熱処理の間に四塩化スズの制御されない損失をもたらす、四塩化スズの高揮発性に起因する。
【００２８】
一実施形態では、工程ａ）およびｃ）の熱分解の温度は４８０〜５５０℃である。
【００２９】
さらなる態様では、本発明は、陽極室および陰極室を含むアルカリ塩化物溶液の電解用セルであって、陽極室が、塩素発生用の陽極として使用される、上述の形態のうちの１つの電極を備える電解用セルに関する。
【００３０】
さらなる態様では、本発明は、保護用分極装置を伴わない場合でも、アルカリ塩化物溶液から出発して塩素およびアルカリを生成するための、かつ陽極室と陰極室がイオン交換膜または隔膜によって隔てられた電解セルのモジュール配置を含む、工業用電解槽であって、陽極室が、陽極として使用される上述の形態のうちの１つの電極を含む、電解槽に関する。
【００３１】
ここで、以下の実施例および添付の図面と併せて、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例＃１に記載の電極の断面の走査型電子顕微鏡画像である。
【図２】反例＃２Ｃに記載の電極の断面の走査型電子顕微鏡画像である。
【実施例】
【００３３】
以下の実施例は、その実行可能性が特許請求される値の範囲で十分に検証された、本発明の特定の実施形態を実証するために包含される。以下で与えられる実施例に記載の組成および技術は、本発明者らが、実践上の本発明の良好な操作性を見出した組成および技術を表すものであることが当業者には明白である。しかし、当業者であれば、本明細書に照らして、記載される種々の実施形態に種々の変更を加えることができ、依然として、本発明の範囲に留まりながら同一または同様の結果をもたらすことができることも認識する。
【００３４】
実施例１
直径１０ｃｍ×１０ｃｍのチタンメッシュ小片を、液体を毎回交換して６０℃において脱イオン水で３回洗浄した。洗浄に続き、３５０℃で２時間加熱処理を行った。次に、メッシュを沸騰しながら３０分間、２０％ＨＣｌ溶液で処理した。
【００３５】
次に、スズのヒドロキシアセトクロリド錯体とともに、ルテニウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、イリジウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、およびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有し、２０％のＲｕ、７％のＩｒ、１７％のＳｎおよび５６％のＴｉに等しいモル組成を有する酢酸溶液１００ｍｌを調製した。溶液を、ブラッシングによって１４回のコーティングでチタンメッシュ小片に塗布した。各コーティングの後、５０〜６０℃で約１０分間乾燥を行い、続いて５００℃で１０分間加熱処理を行った。次のコーティングを塗布する前に、小片を毎回空気冷却した。
【００３６】
手順を、８ｇ／ｍ２に等しい、金属基準のＩｒとＲｕの合計として表される貴金属の総負荷量に達するまで繰り返す。その後、５００℃で１００分間最終加熱処理を行う。
【００３７】
このようにして得られた電極を、試料＃１とした。
【００３８】
実施例２
直径１０ｃｍ×１０ｃｍのチタンメッシュ小片を、液体を毎回交換して６０℃において脱イオン水で３回洗浄した。洗浄に続き、３５０℃で２時間加熱処理を行った。次に、メッシュを沸騰しながら３０分間、２０％ＨＣｌ溶液で処理した。
【００３９】
次に、スズのヒドロキシアセトクロリド錯体とともに、ルテニウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、イリジウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、およびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有し、３０％のＲｕ、４％のＩｒ、１５％のＳｎおよび５１％のＴｉに等しいモル組成を有する酢酸溶液１００ｍｌを調製した。
【００４０】
溶液を、ブラッシングによって１４回のコーティングでチタンメッシュ小片に塗布した。各コーティングの後、５０〜６０℃で約１０分間乾燥を行い、続いて５００℃で１０分間加熱処理を行った。次のコーティングを塗布する前に、小片を毎回空気冷却した。
【００４１】
手順を、８ｇ／ｍ２に等しい、金属基準のＩｒとＲｕの合計として表される貴金属の総負荷量に達するまで繰り返す。その後、５００℃で１００分間最終加熱処理を行う。
【００４２】
このようにして得られた電極を、試料＃２とした。
【００４３】
実施例３
直径１０ｃｍ×１０ｃｍのチタンメッシュ小片を、液体を毎回交換して６０℃において脱イオン水で３回洗浄した。洗浄に続き、３５０℃で２時間加熱処理を行った。次に、メッシュを沸騰しながら３０分間、２０％ＨＣｌ溶液で処理した。
【００４４】
次に、スズのヒドロキシアセトクロリド錯体とともに、ルテニウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、イリジウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、およびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有し、２３％のＲｕ、１２％のＩｒ、１９％のＳｎおよび４６％のＴｉに等しいモル組成を有する酢酸溶液１００ｍｌを調製した。
【００４５】
溶液を、ブラッシングによって１４回のコーティングでチタンメッシュ小片に塗布した。各コーティングの後、５０〜６０℃で約１０分間乾燥を行い、続いて５００℃で１０分間加熱処理を行った。次のコーティングを塗布する前に、小片を毎回空気冷却した。
【００４６】
手順を、８ｇ／ｍ２に等しい、金属基準のＩｒとＲｕの合計として表される貴金属の総負荷量に達するまで繰り返す。その後、５００℃で１００分間最終加熱処理を行う。
【００４７】
このようにして得られた電極を、試料＃３とした。
【００４８】
実施例４
直径１０ｃｍ×１０ｃｍのチタンメッシュ小片を、液体を毎回交換して６０℃において脱イオン水で３回洗浄した。洗浄に続き、３５０℃で２時間加熱処理を行った。次に、メッシュを沸騰しながら３０分間、２０％ＨＣｌ溶液で処理した。
【００４９】
次に、スズのヒドロキシアセトクロリド錯体とともに、ルテニウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、イリジウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、およびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有し、２０％のＲｕ、１０％のＩｒ、１６％のＳｎおよび５４％のＴｉに等しいモル組成を有する酢酸溶液１００ｍｌを調製した。
【００５０】
溶液を、ブラッシングによって１４回のコーティングでチタンメッシュ小片に塗布した。各コーティングの後、５０〜６０℃で約１０分間乾燥を行い、続いて５００℃で１０分間加熱処理を行った。次のコーティングを塗布する前に、小片を毎回空気冷却した。
【００５１】
手順を、１２ｇ／ｍ２に等しい、金属基準のＩｒとＲｕの合計として表される貴金属の総負荷量に達するまで繰り返す。その後、５００℃で１００分間最終加熱処理を行う。
【００５２】
このようにして得られた電極を、試料＃４とした。
【００５３】
実施例５
直径１０ｃｍ×１０ｃｍのチタンメッシュ小片を、液体を毎回交換して６０℃において脱イオン水で３回洗浄した。洗浄に続き、３５０℃で２時間加熱処理を行った。次に、メッシュを沸騰しながら３０分間、２０％ＨＣｌ溶液で処理した。
【００５４】
次に、スズのヒドロキシアセトクロリド錯体とともに、ルテニウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、イリジウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、およびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有し、２１％のＲｕ、７％のＩｒ、３２％のＳｎおよび４０％のＴｉに等しいモル組成を有する酢酸溶液１００ｍｌを調製した。
【００５５】
溶液を、ブラッシングによって１４回のコーティングでチタンメッシュ小片に塗布した。各コーティングの後、５０〜６０℃で約１０分間乾燥を行い、続いて５００℃で１０分間加熱処理を行った。次のコーティングを塗布する前に、小片を毎回空気冷却した。
【００５６】
手順を、９ｇ／ｍ２に等しい、金属基準のＩｒとＲｕの合計として表される貴金属の総負荷量に達するまで繰り返す。その後、５００℃で１００分間最終加熱処理を行う。
【００５７】
このようにして得られた電極を、試料＃５とした。
【００５８】
実施例６
直径１０ｃｍ×１０ｃｍのチタンメッシュ小片を、液体を毎回交換して６０℃において脱イオン水で３回洗浄した。洗浄に続き、３５０℃で２時間加熱処理を行った。次に、メッシュを沸騰しながら３０分間、２０％ＨＣｌ溶液で処理した。
【００５９】
次に、スズのヒドロキシアセトクロリド錯体とともに、ルテニウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、イリジウムのヒドロキシアセトクロリド錯体、およびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有し、２１％のＲｕ、９％のＩｒ、２９％のＳｎおよび４１％のＴｉに等しいモル組成を有する酢酸溶液１００ｍｌを調製した。
【００６０】
溶液を、ブラッシングによって１４回のコーティングでチタンメッシュ小片に塗布した。各コーティングの後、５０〜６０℃で約１０分間乾燥を行い、続いて５００℃で１０分間加熱処理を行った。次のコーティングを塗布する前に、小片を毎回空気冷却した。
【００６１】
手順を、９ｇ／ｍ２に等しい、金属基準のＩｒとＲｕの合計として表される貴金属の総負荷量に達するまで繰り返す。その後、５００℃で１００分間最終加熱処理を行う。
【００６２】
このようにして得られた電極を、試料＃６とした。
【００６３】
反例１
直径１０ｃｍ×１０ｃｍのチタンメッシュ小片を、液体を毎回交換して６０℃において脱イオン水で３回洗浄した。洗浄に続き、３５０℃で２時間加熱処理を行った。次に、メッシュを沸騰しながら３０分間、２０％ＨＣｌ溶液で処理した。
【００６４】
次に、イソプロパノール溶液中のＲｕＣｌ３＊３Ｈ２Ｏ、Ｈ２ＩｒＣｌ６＊６Ｈ２Ｏ、ＴｉＣｌ３を含有し、２７％のＲｕ、１２％のＩｒ、６１％のＴｉに等しいモル組成を有するアルコール水溶液１００ｍｌを調製した。
【００６５】
溶液を、ブラッシングによって１４回のコーティングでチタンメッシュ小片に塗布した。各コーティングの後、５０〜６０℃で約１０分間乾燥を行い、続いて５００℃で１０分間加熱処理を行った。次のコーティングを塗布する前に、小片を毎回空気冷却した。
【００６６】
手順を、１３ｇ／ｍ２に等しい、金属基準のＩｒとＲｕの合計として表される貴金属の総負荷量に達するまで繰り返す。その後、５００℃で１００分間最終加熱処理を行う。
【００６７】
このようにして得られた電極を、試料＃１Ｃとした。
【００６８】
反例２
直径１０ｃｍ×１０ｃｍのチタンメッシュ小片を、液体を毎回交換して６０℃において脱イオン水で３回洗浄した。洗浄に続き、３５０℃で２時間加熱処理を行った。次に、メッシュを沸騰しながら３０分間、２０％ＨＣｌ溶液で処理した。
【００６９】
次に、イソプロパノール溶液中のＲｕＣｌ３＊３Ｈ２Ｏ、Ｈ２ＩｒＣｌ６＊６Ｈ２Ｏ、ＴｉＣｌ３、ＳｎＣｌ４を含有し、２０％のＲｕ、７％のＩｒ、１７％のＳｎおよび５６％のＴｉに等しいモル組成を有するアルコール水溶液１００ｍｌを調製した。
【００７０】
溶液を、ブラッシングによって１４回のコーティングでチタンメッシュ小片に塗布した。各コーティングの後、５０〜６０℃で約１０分間乾燥を行い、続いて５００℃で１０分間加熱処理を行った。次のコーティングを塗布する前に、小片を毎回空気冷却した。
【００７１】
手順を、８ｇ／ｍ２に等しい、金属基準のＩｒとＲｕの合計として表される貴金属の総負荷量に達するまで繰り返す。その後、５００℃で１００分間最終加熱処理を行う。
【００７２】
このようにして得られた電極を、試料＃２Ｃとした。
【００７３】
反例３
直径１０ｃｍ×１０ｃｍのチタンメッシュ小片を、液体を毎回交換して６０℃において脱イオン水で３回洗浄した。洗浄に続き、３５０℃で２時間加熱処理を行った。次に、メッシュを沸騰しながら３０分間、２０％ＨＣｌ溶液で処理した。
【００７４】
次に、スズのヒドロキシアセトクロリド錯体とともに、ルテニウムのヒドロキシアセトクロリド錯体およびイリジウムのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有し、３５％のＲｕ、６％のＩｒ、５９％のＳｎに等しいモル組成を有する酢酸溶液１００ｍｌを調製した。
【００７５】
溶液を、ブラッシングによって１４回のコーティングでチタンメッシュ小片に塗布した。各コーティングの後、５０〜６０℃で約１０分間乾燥を行い、続いて５００℃で１０分間加熱処理を行った。次のコーティングを塗布する前に、小片を毎回空気冷却した。
【００７６】
手順を、８ｇ／ｍ２に等しい、金属基準のＩｒとＲｕの合計として表される貴金属の総負荷量に達するまで繰り返す。その後、５００℃で１００分間最終加熱処理を行う。
【００７７】
このようにして得られた電極を、試料＃３Ｃとした。
【００７８】
試料の特性決定
実施例１の電極（試料１）および反例２の電極（試料２Ｃ）の２つの試料のＳＥＭ  ＥＤＸ分析により、四塩化スズの高揮発性、および加熱処理の間の四塩化スズの関連する制御されない損失の証拠がそれぞれ確認された。
【００７９】
分析は、後方散乱モードで使用されるＥｖｅｒｈａｒｔ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ型検出システムを備えた走査型電子（electrode）顕微鏡（市販のＦＥＩのＳＥＭ／ＦＥＧ  Ｉｎｓｐｅｃｔ  Ｆ５０とＥＤＡＸの微量分析システム）を用いて実施し；作動距離は１０ｍｍ、加速電圧は２０ｋＶ、倍率は１００００Ｘ〜１０００００Ｘの範囲に設定した。
【００８０】
図１および２は、それぞれ、実施例１および反例２の調製された電極の触媒コーティングの断面の画像、ならびにＺＡＦ補正法（「ＺＡＦ」は、検体のマトリックス効果の補正を指す；詳細には、Ｚは原子番号効果を指し、ＡはＸ線吸収効果を指し、Ｆは蛍光Ｘ線効果を指す）を使用して決定した対応する組成プロファイルを示す。
【００８１】
実施例１の電極（試料１）に関連する図１から理解できるように、触媒コーティングの断面の至る所にスズが存在する。さらに、ＥＤＸ分析によって検出された金属組成は、試料１の２０％のＲｕ、７％のＩｒ、１７％のＳｎおよび５６％のＴｉに等しい、スズ、ルテニウム、イリジウムおよびチタンのヒドロキシアセトクロリド錯体を含有する最初の酢酸溶液のモル組成と同等である。
【００８２】
反例２の電極（試料２Ｃ）に関連する図２から理解できるように、触媒コーティングの断面全体にごくわずかのスズしか存在しない。ＥＤＸ分析によって検出された金属組成は、試料２Ｃの２０％のＲｕ、７％のＩｒ、１７％のＳｎおよび５６％のＴｉに等しい、スズ、ルテニウム、イリジウムおよびチタンを含有する最初のアルコール水溶液のモル組成と比べ、スズのほとんどが損失したことを示す。
【００８３】
塩素発生試験
実施例からの試料を、２００ｇ／ｌの濃度の、ｐＨを３の値に緊密に制御した塩化ナトリウムブラインが供給された実験室セルでの塩素発生用陽極とみなした。
【００８４】
表１は、３ｋＡ／ｍ２の電流密度で測定された塩素の過電圧、生成された塩素中の酸素の体積パーセンテージ、および損失した貴金属のパーセンテージとして表される、反転に対する抵抗を示す。
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【００８５】
前述の説明は、種々の実施形態によって、ただし目的から逸脱することなく使用されうる本発明を制限するものではなく、その範囲は添付の特許請求の範囲によって明確に定義される。
【００８６】
本出願の説明および特許請求の範囲では、「含む」および「含有する」という用語、ならびに「含んでいる」および「含有している」などのそれらの変形は、他のさらなる要素、成分およびプロセス工程の存在を除外するものではない。
【００８７】
文献、行為、材料、装置、物品などの解説は、本発明の背景を与える目的のみで本明細書に包含される。これらの議論の一部またはすべてが、先行技術の一部を形成する、または本出願の各請求項の優先日前の、本発明に関連する分野における一般的常識であることは、示唆もしないし意味もしない。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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