一种二氧化钛改性二氧化铅电极的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种二氧化钛改性二氧化铅电极的制备方法及其应用，属于电极材料技术领域。所述方法如下：先将钛板进行清洗，然后进行粗糙化处理，再将钛板浸渍到草酸水溶液中除去氧化层，最后将钛板再用去离子水清洗并吹干；将含有锡离子和锑离子的溶液涂覆在处理后的钛板并进行烧结，重复多次涂覆和烧结过程，得到涂覆中间层的钛板；以铅板为阴极，以涂覆中间层的钛板为阳极，以含有纳米TiO

Method for preparing titanium dioxide modified two lead oxide electrode and application thereof

The invention relates to a preparation method of titanium dioxide modified two lead oxide electrode and an application thereof, belonging to the technical field of electrode materials. The method is as follows: first, the titanium plate for cleaning, then roughened, and then remove the oxide layer of titanium plate is impregnated with oxalic acid in aqueous solutions, the titanium plate washing with deionized water and dried; coating a solution containing tin and antimony ions to ions in the treated titanium plate and sintered, repeat several coating and sintering process, titanium plate coated by the middle layer; to lead as cathode to titanium coated layer as anode, with nano TiO

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛改性二氧化铅电极的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种二氧化钛改性二氧化铅电极的制备方法及其应用，具体涉及一种以钛为基体且含有锡锑氧化物中间层的二氧化钛改性二氧化铅电极(简称Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-TiO2电极)及其在光电催化降解污染物中的应用，属于电极材料

技术介绍
PbO2作为一种电极材料被广泛应用在析氧反应、化学品生产、制备臭氧以及废水处理中(LiX,PletcherD,WalshFC.Electrodepositedleaddioxidecoatings[J].ChemicalSocietyReviews,2011,40:3879-3894.)。纳米功能材料作为一类同基体相复合的增强体，有着诸多和常规材料不同的新特性，例如小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等(KomedaT,KatohK,YamashitaM.Double-deckerphthalocyaninecomplex:Scanningtunnelingmicroscopystudyoffilmformationandspinproperties[J].ProgressinSurfaceScience,2014,89:127-160)，从而使得纳米材料拥有特殊的热、力、电、磁、光学特性。如果能够将纳米功能材料均匀分散到PbO2基质中，有望进一步增进PbO2基体材料的性能；另外，PbO2也能够增进与其相复合的纳米功能材料的电化学性能(ChenBuming,GuoZhongcheng,XuRuidong.Electrosynthesisandphysicochemicalpropertiesofα-PbO2-CeO2-TiO2compositeelectrodes[J].TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina,2013,23:1191-1198)。因此，PbO2基纳米复合功能材料在电催化降解、制备、能量存储等方向拥有深远的研究和使用价值。TiO2具有光催化活性，将其附着在PbO2电极上能够产生光电协同效应，李国亭等人(李国亭，曲久辉，张西旺等.TiO2改性β-PbO2电极光电协同降解偶氮染料酸性橙Ⅱ[J].科学通报.2005,50(7):632-637.)制备了TiO2改性β-PbO2电极，证明了该电极在降解酸性橙Ⅱ中具有明显的光电协同效应，但是目前研究制备的PbO2电极仍然存在电极颗粒附着难以控制、催化效果不十分理想的问题。AnHao等(AnHao,LiQin,TaoDejing,etal.ThesynthesisandcharacterizationofTi/SnO2-Sb2O3/PbO2electrodes:Theinfluenceofmorphologycausedbydifferentelectrochemicaldepositiontime[J].AppliedSurfaceScience,2011,258:218-224.)通过阳极电沉积制备出Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2含有中间层的电极，中间层(SnO2+Sb2O3)的加入能够有效改善电极的电化学催化性能，苯酚能够被完全降解。但是，单纯使用PbO2电极存在着电极表面积较小导致催化效率偏低，电极寿命较短；且单纯使用电催化手段也使得催化效率受到一定的限制，虽然能够较好的去除小分子物质，但对于实际污水中的一些大分子物质仍需要进一步验证。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种二氧化钛改性二氧化铅电极的制备方法，采用电沉积法在钛基体和SnO2-Sb2O3上共沉积TiO2和PbO2，一部分TiO2纳米颗粒包裹在PbO2的内部，一部分TiO2纳米颗粒吸附在PbO2的表面，充分发挥了TiO2和PbO2的光电协同催化作用；所制备的电极对于偶氮类有机染料有很好的降解作用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种二氧化钛改性二氧化铅电极的制备方法，所述方法步骤如下：步骤1.钛板的预处理先将钛板进行清洗，然后进行粗糙化处理，再将钛板浸渍到温度为70℃～90℃且质量分数为10％～20％的草酸水溶液中1.5h～3h以除去氧化层；将钛板从草酸水溶液中取出后，再用去离子水清洗并吹干；步骤2.锡锑氧化物中间层的制备将含有锡离子和锑离子的溶液涂覆在步骤1预处理后的钛板上，然后先将钛板置于90℃～110℃下10min～15min，除去溶剂，再将钛板置于200℃～500℃下烧结10min～15min；重复8～12次上述涂覆和烧结过程，且最后一次烧结时间为2h～2.5h，得到涂覆中间层的钛板；步骤3.电沉积PbO2-TiO2以铅板为阴极，以涂覆中间层的钛板为阳极，以含有纳米TiO2颗粒的Pb(NO3)2和NaF的混合溶液为电沉积液，在25mA/cm2～35mA/cm2的电流密度下电沉积1h～1.5h，得到所述电极；其中，电沉积液的搅拌速率为100rpm～150rpm，电沉积液的温度为25℃～32℃。步骤1中，所述钛板的材质优选纯度不小于99.5％的工业纯钛。步骤2中，含有锡离子和锑离子的溶液配制过程如下：将SnCl2与SbCl3按照10:1的质量比溶于异丙醇中，然后再加入浓盐酸，静置2d～4d，待配制的溶液变为浅黄绿色后即可使用；其中，浓盐酸为质量分数不小于36％的浓盐酸，SbCl3的质量与浓盐酸的质量比为1:8～15。步骤2中，采用逐次均匀升温的方法进行烧结，相邻两次烧结的温度差为(C终-C初)/n；其中，C初为第一次烧结的温度，C终为最后一次烧结的温度，n为烧结的次数。步骤3中，纳米TiO2是纯度不小于99.5％的锐钛矿型纳米TiO2。步骤3的电沉积液中，纳米TiO2颗粒的浓度为8g/L～15g/L，Pb(NO3)2的浓度为0.19mol/L～0.28mol/L，NaF的浓度为0.008mol/L～0.012mol/L，电沉积液的pH值为2～3。一种本专利技术所述二氧化钛改性二氧化铅电极的应用，所述电极适用于降解偶氮类有机染料；降解偶氮类有机染料时，阴极为铅板，阳极为本专利技术所述电极，电流密度为30mA/cm2～60mA/cm2，待降解的偶氮类有机染料在溶液中的初始浓度为30mg/L～40mg/L，溶液中作为导电盐的Na2SO4的浓度0.05mol/L～0.08mol/L，溶液pH值为2～3。所述偶氮类有机染料优选罗丹明B、亚甲基蓝或酸性橙7。有益效果(1)本专利技术所述电极的电沉积过程中，一部分活性TiO2纳米颗粒包裹在PbO2内部，使PbO2的粒径变小，活性表面积增大，表面更加致密平整，析氧电位提高，使用寿命明显提高；另一部分活性TiO2纳米颗粒附着在PbO2的表面，起到了和PbO2进行光电协同催化的作用。(2)本专利技术所述的电极中具有锡锑氧化物中间层，与直接在钛基体上沉积PbO2相比，能够有效改善电极的电化学催化性能，提高对有机物的降解效率；此外，锡锑中间层的加入能够减小钛基体和二氧化铅之间的内应力，从而延长电极使用寿命。(3)本专利技术所述的电极适用于降解偶氮类有机染料废水，对偶氮类有机染料的去除率可达90％以上，COD去除率达65％以上，能耗降低17％左右，此外，降解的最终产物为二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化钛改性二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：步骤1.钛板的预处理先将钛板进行清洗，然后进行粗糙化处理，再将钛板浸渍到温度为70℃～90℃且质量分数为10％～20％的草酸水溶液中1.5h～3h；将钛板从草酸水溶液中取出后，再用去离子水清洗并吹干；步骤2.锡锑氧化物中间层的制备将含有锡离子和锑离子的溶液涂覆在预处理后的钛板上，然后先将钛板置于90℃～110℃下10min～15min，再将钛板置于200℃～500℃下烧结10min～15min；重复8～12次上述涂覆和烧结过程，且最后一次烧结时间为2h～2.5h，得到涂覆中间层的钛板；步骤3.电沉积PbO

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛改性二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：步骤1.钛板的预处理先将钛板进行清洗，然后进行粗糙化处理，再将钛板浸渍到温度为70℃～90℃且质量分数为10％～20％的草酸水溶液中1.5h～3h；将钛板从草酸水溶液中取出后，再用去离子水清洗并吹干；步骤2.锡锑氧化物中间层的制备将含有锡离子和锑离子的溶液涂覆在预处理后的钛板上，然后先将钛板置于90℃～110℃下10min～15min，再将钛板置于200℃～500℃下烧结10min～15min；重复8～12次上述涂覆和烧结过程，且最后一次烧结时间为2h～2.5h，得到涂覆中间层的钛板；步骤3.电沉积PbO2-TiO2以铅板为阴极，以涂覆中间层的钛板为阳极，以含有纳米TiO2颗粒的Pb(NO3)2和NaF的混合溶液为电沉积液，在25mA/cm2～35mA/cm2的电流密度下电沉积1h～1.5h，得到所述电极；其中，电沉积液的搅拌速率为100rpm～150rpm，电沉积液的温度为25℃～32℃。2.根据权利要求1所述的一种二氧化钛改性二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述钛板的材质为纯度不小于99.5％的工业纯钛。3.根据权利要求1所述的一种二氧化钛改性二氧化铅电极的制备方法，其特征在于：步骤2中，含有锡离子和锑离子的溶液配制过程如下：将SnCl2与SbCl3按照10:1的质量比溶于异丙醇中，然后再加入浓盐酸，静置2d～4d，待配制的溶液变为浅黄绿色后即可使用；其中，浓盐酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，陈智，刘治生，
申请(专利权)人：河北智生环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13