一种掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法，该制备方法以微孔钛为基体，采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管，再通过高温还原法制备亚氧化钛纳米管，锡盐、锑盐按照一定的比例配置溶液作为前驱体，经真空诱导至亚氧化钛纳米管后高温分解形成掺锡锑的亚氧化钛中间层，最后采用真空诱导技术和溶胶凝胶技术，在制备好的中间层上制备二氧化钌催化层。所得到的电极具有比表面积大和稳定性强的优点。同时，微孔结构使电极又具备高的传质效率，制备的活性层表面致密、无裂缝，使用寿命高。电极制备工艺简单，可工业化生产，适用于电化学氧化技术处理废水领域，也可用于氯碱生产工艺，具有很好的应用前景。具有很好的应用前景。具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法，属于电极材料


技术介绍

[0002]有机废水，尤其是化工有机废水中常含有难降解的有机污染物，比如农药废水中常含有环唑类有机污染物，医药废水中常含有嘧啶类有机污染物，印染废水中常含有杂环类有机污染物。这些污染物最大的特点是化学结构稳定，因此难以被自然降解，常规废水处理手段如生物法也无法实现高效的去除。电化学氧化法可通过反应过程中产生的羟基自由基(
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OH)实现难降解有机污染的降解，以至矿化。且电化学氧化技术是一种环境友好型技术，具有去除速率快、操作简便、易自动化、占地空间小和易于大规模使用的特点，近些年来备受研究者们的关注。推动电化学氧化技术发展的关键在于阳极材料的开发，在高催化效率的同时也应具备较好的导电性能及稳定性。
[0003]常见的阳极材料主要有二氧化钌(RuO2)、五氧化二铱(Ir2O5)、二氧化锰(MnO2)、二氧化锡(SnO2)、二氧化铅(PbO2)、掺硼金刚石(BDD)和亚氧化钛(Ti4O7)以及几种涂层相互掺杂的复合电极等。根据电极材料的析氧电位，通常可以把电极分为“活性”电极和“非活性”电极。在上述列举的几种电极中，前三种电极为“活性”电极，后四种电极为“非活性”电极。“活性”电极在反应过程中其会与
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OH相互作用，生成更高价态的氧化剂，随后去降解污染物。而“非活性”电极与
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OH相互作用较弱，<br/>·
OH仅依靠微弱的物理吸附存在于电极表面，因此污染物的降解主要依靠
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OH完成。因此，“非活性”电极较“活性”电极而言，对污染物的降解能力更强，污染物被降解的更加彻底。但这四种常见的“非活性”电极都各有不足，限制了它们的应用。例如，SnO2电极的稳定性较差，寿命低，无法承受工业化应用；PbO2层易脱落，且其在微孔电极制备上还存在困难，难以工业化生产；BDD无论是材料成本或是制备成本都很高，无法普及；Ti4O7在阳极条件下的稳定性不足，易转化成二氧化钛，从而催化活性降低。此外，废水处理不一定全完降解，只要转化成可生化性强的小分子酸或者醇即可，完全降解不但无必要且还会增加能耗，因此活性电极在一定程度上也有着自己的优势。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有电极材料性能上的不足，提供一种掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法，工艺简单、可操作性强，制得的电极拥有高传质效率、大活性面积、良好的导电性、稳定性和电催化活性，对有机污染物具有很好的降解效果。
[0005]技术方案
[0006]本专利技术以微孔钛板为基底，采用阳极氧化法在其表面及内部制备二氧化钛纳米管，在氢气氛围下采用高温还原方法制备亚氧化钛纳米管，再将制备好的锡盐和锑盐的混合溶液作为中间体刷涂在中间层上，利用热分解法将其制备与纳米管内，利用真空诱导和热分解法制备二氧化钌催化层。具体方案如下：
[0007]一种掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)以预处理过的微孔钛板为阳极，所述微孔钛板的孔径为10～60μm，以不锈钢或金属铂片为阴极，在含有乙二醇、去离子水和氟化钠的混合溶液中，在20～60V的电压下进行阳极氧化，结束后取出，在马弗炉中煅烧，得到二氧化钛纳米管；
[0009](2)将二氧化钛纳米管加入到管式炉中进行还原处理，得到亚氧化钛纳米管；
[0010](3)将亚氧化钛纳米管加入到容器中，再加入四氯化锡和三氯化锑的混合液，抽真空至容器内压力为0.5～1.0MPa，然后取出进行烧结，得到掺锡锑的亚氧化钛纳米管；
[0011](4)将掺锡锑的亚氧化钛纳米管加入到含有三水合三氯化钌、异丙醇和盐酸的混合溶液中，抽真空至容器内压力为0.5～1.0MPa，取出后干燥、烧结，重复8～16次，最后在550℃煅烧60～70min定型，得到掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极；
[0012]步骤(4)中，所述混合溶液中，三水合三氯化钌与异丙醇的质量比为1：(10～20)，盐酸的用量占混合溶液质量的0.1～0.5％。
[0013]进一步，步骤(1)中，所述预处理是指：先在去离子水中超声清洗20min，接着在异丙醇溶液中超声清洗20min，最后在质量分数40％的氢氧化钠溶液中超声清洗30min。
[0014]进一步，步骤(1)中，所述含有乙二醇、去离子水和氟化钠的混合溶液中，乙二醇与去离子水的质量比为(2～20):1，氟化钠的用量占混合溶液质量的0.1～0.5％。
[0015]进一步，步骤(1)中，所述煅烧温度为450～650℃，时间为4～6h。
[0016]进一步，步骤(2)中，所述还原处理采用的还原剂为H2、C、Ti或Al中的任意一种，还原处理温度为750～1050℃，时间为0.5～6h。
[0017]进一步，步骤(3)中，所述四氯化锡和三氯化锑的混合液中，四氯化锡浓度为1.0～1.5mol/L，三氯化锑浓度为0.02～0.05mol/L，溶剂为正丙醇、异丙醇或叔丁醇中的一种。
[0018]进一步，步骤(3)中，所述烧结温度为450～550℃，时间为30～90min。
[0019]进一步，步骤(4)中，所述干燥温度为100℃，时间为8～12min。
[0020]进一步，步骤(4)中，所述烧结温度为400～500℃，时间为10～45min。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022](1)本专利技术的电极中含有亚氧化钛纳米管，其具有良好的导电性能，其导电性强于碳，且已可与部分金属相媲美，导电能力强，能减少能耗。
[0023](2)本专利技术采用锡锑掺杂亚氧化钛纳米管，锡锑布满纳米管可进一步加强二氧化钌层的附着力，且提升电极的电催化活性面积，为反应提供更多的活性位点。
[0024](3)本专利技术的电极以微孔钛为基底，微孔钛基体在表面和内部都有大量可利用的空间，提升了污染物与电极的接触概率，同时微孔为污染物的传质提供了空间，可提升污染物的传质效率，进一步提升处理效率和降低处理成本。
[0025](4)本专利技术方法工艺简单、可操作性强，制得的电极拥有高传质效率、大活性面积、良好的导电性、稳定性和电催化活性，对有机污染物具有很好的降解效果。
附图说明
[0026]图1为实施例5制得的掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的SEM图；
[0027]图2为实施例5制得的掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的XRD图；
[0028]图3为实施例5制得的掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的度苯酚的去
除效率图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以预处理过的微孔钛板为阳极，所述微孔钛板的孔径为10～60μm，以不锈钢或金属铂片为阴极，在含有乙二醇、去离子水和氟化钠的混合溶液中，在20～60V的电压下进行阳极氧化，结束后取出，在马弗炉中煅烧，得到二氧化钛纳米管；(2)将二氧化钛纳米管加入到管式炉中进行还原处理，得到亚氧化钛纳米管；(3)将亚氧化钛纳米管加入到容器中，再加入四氯化锡和三氯化锑的混合液，抽真空至容器内压力为0.5～1.0MPa，然后取出进行烧结，得到掺锡锑的亚氧化钛纳米管；(4)将掺锡锑的亚氧化钛纳米管加入到含有三水合三氯化钌、异丙醇和盐酸的混合溶液中，抽真空至容器内压力为0.5～1.0MPa，取出后干燥、烧结，重复8～16次，最后在550℃煅烧60～70min定型，得到掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极；步骤(4)中，所述混合溶液中，三水合三氯化钌与异丙醇的质量比为1：(10～20)，盐酸的用量占混合溶液质量的0.1～0.5％。2.如权利要求1所述掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理是指：先在去离子水中超声清洗20min，接着在异丙醇溶液中超声清洗20min，最后在质量分数40％的氢氧化钠溶液中超声清洗30min。3.如权利要求1所述掺锡锑的亚氧化钛中间层微孔二氧化钌电极的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永昊，覃春幸，刘嘉宁，张逸凡，司闯，王慧，宋夫交，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：