本发明专利技术涉及一种锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的制备方法，该制备方法以微孔钛板为基体，采用阳极氧化法制备金红石型二氧化亚太纳米管，再通过高温还原法在氢气和氮气氛围下制备亚氧化钛纳米管，接着将锡盐、锑盐按照一定的比例配置溶液作为前驱体，经真空诱导嵌入亚氧化钛纳米管后高温分解形成嵌入锡锑的亚氧化钛纳米管，最后采用流动电沉积技术，负载二氧化铅催化层。工艺简单、可操作性强，制得的电极具有比表面积大、导电性好和稳定性强的优点。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，附着力强且不易脱落，特别适合用于电化学氧化技术处理废水领域。域。域。
【技术实现步骤摘要】
一种锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的制备方法
[0001]本专利技术涉及一种锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的制备方法，属于电极材料
技术介绍
[0002]工业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。这些污染物都属于难降解有机污染物，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(
·
OH)实现难降解有机污染的降解，以至矿化，再加上其环境友好、操作简单、无需添加额外试剂、占地空间小以及易于自动化等优点，备受广大学者青睐。
[0003]电化学氧化技术的关键在于阳极材料的开发，理想的阳极材料需要具备高催化效率、优良的导电性能及稳定性。常见的阳极材料有RuO2、Ir2O5、MnO2、SnO2、PbO2、嵌入硼金刚石(BDD)和亚氧化钛(Ti4O7)等。其中，RuO2、Ir2O5、MnO2为“活性”电极，SnO2、PbO2、BDD和Ti4O7为“非活性”电极。“活性”电极在反应过程中会与
·
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
·
OH相互作用较弱，
·
OH仅依靠微弱的物理吸附存在于电极表面，污染物的降解主要依靠
·
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。因此，“非活性”电极在难降解有机污染物的去除上更有优势。但这几种常见的“非活性”电极都存在不足，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存在问题，易转化成二氧化钛，从而降低了催化活性。
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，提供一种锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的制备方法，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]本专利技术以微孔钛为基底，采用阳极氧化法在其表面及内部制备金红石型二氧化钛纳米管，在氢气氛围下采用高温还原方法制备亚氧化钛纳米管，再将锡盐和锑盐的混合溶液刷涂在中间层上，利用热分解法将其嵌入于纳米管内，最后利用流动电沉积技术制备二氧化铅催化层。具体方案如下：
[0006]一种锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)以孔径为10～60μm的微孔钛板作为阳极，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电解，结束后取出，得到氧化后的微孔钛板；
[0008](2)在空气氛围下，将氧化后的微孔钛板升温进行煅烧，冷却后，得到金红石型二氧化钛纳米管；
[0009](3)将金红石型二氧化钛纳米管放入管式炉中，通入氢气和氮气的混合气，升温进行还原处理，得到亚氧化钛纳米管；
[0010](4)将亚氧化钛纳米管加入到含有四氯化锡和三氯化锑的混合溶液中，抽真空至容器内压力为0.5～1.0MPa，然后取出烘干、烧结，得到嵌入锡锑的亚氧化钛纳米管；
[0011](5)以步骤(4)制得的嵌入锡锑的亚氧化钛纳米管作为阳极，不锈钢作为阴极，在硝酸铅电解液中进行电沉积，结束后取出，得到锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极。
[0012]进一步，步骤(1)中，所述电解的电压为20～60V，时间为1～6h。
[0013]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％。
[0014]进一步，步骤(2)中，所述升温的速率为2～5℃/min，所述煅烧的温度为550～800℃，时间为2～6h。
[0015]进一步，步骤(3)中，所述氢气和氮气的混合气中，氢气和氮气的体积比为1：(2～4)。
[0016]进一步，步骤(3)中，所述还原处理的温度为750～1050℃，时间为0.5～6h。
[0017]进一步，步骤(4)中，所述四氯化锡和三氯化锑的混合溶液中，四氯化锡浓度为1.0～1.5mol/L，三氯化锑浓度为0.02～0.05mol/L。
[0018]进一步，步骤(4)中，所述烧结温度为450～550℃，时间为30～90min。
[0019]进一步，步骤(5)中，所述硝酸铅电解液的制备方法：取16.56g硝酸铅加入到70mL去离子水中，完全溶解后再加入0.168g氟化钠和7ml纯硝酸，搅拌溶解后定容至100mL，得到硝酸铅电解液。
[0020]进一步，步骤(5)中，电沉积时，控制电流密度10～30mA/cm2，电解液温度为40～80℃，电解液pH为3，电沉积时间为30～70min。
[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，导电性强于碳，且已可与部分金属相媲美，同时金红石型亚氧化钛和二氧化铅具有相同的晶型，因此与二氧化铅的结合力强。
[0023]2)本专利技术采用锡锑嵌入亚氧化钛纳米管，锡锑布满纳米管可进一步加强二氧化铅层的附着力，且提升了电极的电催化活性面积，为反应提供更多的活性位点，加强了二氧化铅层的催化能力。
[0024]3)本专利技术采用的微孔钛板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制得的锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的SEM图；
[0027]图2为实施例5制得的锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的EDS图；
[0028]图3为实施例5制得的锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极对苯酚的去除效率图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作清楚、详细地说明。
[0030]实施例1
[0031]一种锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的制备方法，包括如下步骤：
[0032](1)以孔径为20μm的微孔钛板作为阳极，以不锈钢为阴极，在含有乙二醇、去离子水和氟化钠的混合溶液中进行电解，所述混合溶液中，乙二醇和去离子水质量比为2：1，氟化钠的质量浓度为0.1％，电解的电压为40V，时间为2h，结束后取出，得到氧化后的微孔钛板；
[0033](2)在空气氛围下，将氧化后的微孔钛板以3℃/min的速本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以孔径为10～60μm的微孔钛板作为阳极，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电解，结束后取出，得到氧化后的微孔钛板；(2)在空气氛围下，将氧化后的微孔钛板升温进行煅烧，冷却后，得到金红石型二氧化钛纳米管；(3)将金红石型二氧化钛纳米管放入管式炉中，通入氢气和氮气的混合气，升温进行还原处理，得到亚氧化钛纳米管；(4)将亚氧化钛纳米管加入到含有四氯化锡和三氯化锑的混合溶液中，抽真空至容器内压力为0.5～1.0MPa，然后取出烘干、烧结，得到嵌入锡锑的亚氧化钛纳米管；(5)以步骤(4)制得的嵌入锡锑的亚氧化钛纳米管作为阳极，不锈钢作为阴极，在硝酸铅电解液中进行电沉积，结束后取出，得到锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极。2.如权利要求1所述的锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电解的电压为20～60V，时间为1～6h。3.如权利要求1所述的锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的制备方法，其特征在于，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％。4.如权利要求1所述的锡锑嵌入式二氧化铅电催化膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述升温的速率为2～5℃/...
【专利技术属性】
技术研发人员：张永昊，刘璇，向晓冉，黄露露，李雯，王慧，宋夫交，严金龙，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。