高氯酸盐作为一类性能优异的氧化剂，因获取途径受限，难以在业余爱好者群体中广泛应用。热歧化法具有高能耗和低产率的缺点，而电解法则需依赖特制电极。本文详细介绍了一种二氧化铅阳极的制备工艺，特别适用于电解法制备高氯酸盐。

安全声明：本制备过程涉及可溶性铅化合物和氟化物，操作应在通风橱内进行，操作者需佩戴防护手套，所有产生的废液须妥善收集并按化学废物处理规范处置。

钛基体的活化：

先用洗洁精清洗钛网以去除表面油污，随后在60°C的10%草酸溶液中进行腐蚀，直至表面呈银灰色且无可见氧化层(大约4h)；可加入少量NaF以显著提高腐蚀速率。

腐蚀完后用清水洗净，烘干。

氧化锡锑中间层的制备：

为避免二氧化铅直接与钛网接触导致基体氧化，需引入氧化锡锑中间层。市售氧化锡锑粉末质量参差不齐，故此处采用自制方法。

首先配制涂覆液：称取3.2 g SbCl3、15 g SnCl4·5H2O，加入5 mL浓盐酸和30 mL正丁醇混合均匀（可略微加热以促进溶解）。

将涂覆液用油漆刷均匀涂覆于钛网表面，随后以热风枪于300°C烘干，重复此步骤8次后，将钛网置于马弗炉中于650°C烧结2小时。（或使用丁烷喷枪替代，但控温难度较大）

镀上氧化锡锑的钛网，可见淡蓝色的氧化锡锑层。刚清洗完没完全烘干，表面有少量水痕。

这两片烧结温度不够，表面还有残留的白色粉末。

由于PbO2较脆，建议在电镀之前就进行打孔，打磨等操作。

α-PbO2电镀：

配制电镀液：取11.16g PbO，70g NaOH，加水配置为500mL溶液。

选用钛作为阴极（亦可使用铜，但不推荐不锈钢，因铬杂质可能降低电流效率）。在40°C的恒温条件下，以10 mA/cm2的电流密度进行电镀，持续时间为1小时。（记得翻面，不然镀不均匀）

若要连续电镀多片电极，则应及时补充PbO以维持溶液浓度不变。

及时把阴极形成的铅枝晶刮下来，防止短路。

清洗烘干完的α-PbO2，表面较粗糙，呈棕黑色。

β-PbO₂电镀：

配置电镀液：0.5 mol/L Pb(NO3)2(也可用PbO和HNO3代替)、0.1 mol/L HNO3、4 mmol/L Bi(NO3)3、2 mmol/L NaF、5 g/L壳聚糖。

以钛作为阴极，在20°C的恒温条件下，采用10 mA/cm2的电流密度进行电镀，持续时间为1小时。

注意这两种电镀液均不可久置，应当现配现用。

电镀完的β-PbO2层表面相当光滑致密。

这一片电极电镀时间过长，表面留下了许多气泡。

用一台廉价光学显微镜观察电极表面，可见球形的β-PbO2晶体。

压力测试：电解饱和NaClO3溶液，阴极为钛，10V电压下电解1h，温度稳定在80°C，电极表面有少量剥落，电解液略微变黄，但仍保持清澈。

亚甲基蓝测试可见高氯酸盐浓度明显增加。

用PVC管做了个电解槽，总阳极面积约100cm2。一次可处理约1kg NaClO3，第一次测试为节约原料我只加了约500g。

电解液中添加约2g/L (NH4)2S2O8作为添加剂，并滴入几滴硫酸，以提高电流效率。为避免过渡金属离子的影响，我加入了少量EDTA，不知是否必要。

PVC清扫口的橡胶密封圈换成氟胶圈，电极和盖子的接缝处用799硅橡胶密封+环氧树脂胶固定，目前看来没有明显腐蚀。

冷却装置是必不可少的，不然温度能飙升到90°C以上，PVC直接软化塌陷（血的教训啊）

电流密度200mA/cm2，实际上还能更高。上图中的温度的冷却水温度，电解液温度约稳定在40°C左右。

电解两倍理论时间后停止电解（实际上过长的电解时间可能损坏电极，但为确保产率我选择延长电解时间）

电解槽底部有少量电极剥落形成的残渣。

加入足量焦亚硫酸钠中和多余氯酸盐，滤去不溶杂质后加入氯化钾溶液复分解。

抽滤，洗涤，烘干后得到成品，产率约90%，电流效率约50%。

用酸性靛蓝胭脂红检测不褪色，加入过量浓盐酸不变色，可认为几乎没有氯酸盐残留。

使用一次后的PbO2阳极，表面有少量剥落。

注意每次使用前都应当将阴极上沉积的杂质完全打磨干净。

使用后的阳极可以再次放入电镀液中加镀，以修复受损的镀层。

这个寒假一共做了七八片二氧化铅电极，前后电解约制备了2kg KClO4。

本实验初步验证了钛网基PbO2阳极的可行性，未来可能进一步优化电镀条件以提升电流密度。欢迎各位网友提出宝贵意见。