【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及析氯催化剂，特别是涉及一种原位生长ru/tiox电极，所述ru/tiox电极的制备方法及其作为析氯催化剂的应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、次氯酸作为一种高效、无（微）残留的含氯消毒剂，在国际上已被广泛接受，特别是通过电解法，而非化学混合法制备时，由于可以更好的控制原料的纯度，减少了“杂质”的存在后，次氯酸理论上是可以被作为更安全、环保的消杀产品来广谱的使用，是杀菌技术的方向和趋势。次氯酸发生器可通过电解含氯离子的水溶液（如氯化钠溶液），在电解槽中的阳极和阴极施加电压，使水分子和氯离子发生氧化还原反应，生成次氯酸（hclo）。商业使用的次氯酸发生器中，dsa（dimensionally stable anode）是目前应用最广泛的阳极，通常以钛为基材，表面涂覆贵金属氧化物涂层，具有良好的电催化活性、导电性、抗氧化性和耐腐蚀性。然而，在长时间使用过程中，dsa电极可能会出现涂层脱落的问题，影响其稳定性和使用寿命。
3、为了保持催化剂的稳定性，在保持高析氯催化活性前提下，通过表面涂层或者掺杂其他元素，是目前普遍采用的方法。在次氯酸发生器阳极材料的研究和开发中，探索高活性和稳定性的催化剂成为次氯酸发生器阳极材料研究的热点。由于具有活性位点的高利用率、优越的导电性、金属位点与基体的协调作用，金属氧化物混合物-钛基底（mmo）电催化剂被认为是最有前途
技术实现思路
1、为了获得一种更为稳定、催化效率更高的阳极材料。本专利技术联想到选用商业钛泡沫作为基板和钛源进行tiox生长，三氯化钌和盐酸分别作为活性来源和化学刻蚀剂，通过水热反应原位可控合成的泡沫钛上原位生长tiox并负载ru纳米颗粒析氯电催化剂。得到的ru/tiox催化剂在酸性条件中电催化析氯反应的过电位为50 mv，性能优于商业dsa电极。另外，本专利技术制备的催化剂具有更小的过电位和优越的稳定性，有望取代商业dsa电极作为次氯酸发生器阳极材料。
2、基于以上技术效果，本专利技术提供如下的技术方案：
3、第一方面，提供一种原位生长ru/tiox电极，以泡沫钛为基体，泡沫钛的表面及孔隙内原位生长ru/tiox纳米棒，所述纳米棒为均匀分布ru纳米颗粒的氧化钛纳米棒。
4、现有析氯催化剂通常采用在基体表面制备催化剂涂层的方式，常见的手段如通过浸渍、煅烧晶化或水热的方式使得具有催化效果金属晶体生长在阳极基体材料的表面生长，形成一种催化剂涂层。这种涂层随着使用时间延长，仍然会逐渐剥落，从而降低发生器的使用稳定性。为了克服该现有技术中的缺陷，本专利技术首先联想到采用泡沫钛作为基体材料，泡沫钛作为新型多孔金属材料，通常应用于液药制造、医疗器械等基础工业中的分离和过滤，具有比表面积大、强度高、耐蚀性好等特点。将其作为阳极的基体材料，优势在于：首先，泡沫钛丰富的孔隙结构为金属氧化物的晶体生长提供了丰富的生长位点，并且晶体生长不仅附着在基体表面，而是可以深入基体材料内部，有效的克服了涂层式催化剂剥落、不稳定的缺陷。其次，泡沫钛的多孔结构还具有良好的吸附性，含有金属离子的前驱体溶液可以被快速吸附进入泡沫钛的孔隙结构中，省去了现有方法中需要将基体浸渍在前驱体溶液中或加热晶化的步骤，有效简化了制备工艺。
5、第二方面，提供第一方面所述ru/tiox电极的制备方法，包括如下步骤：将清洁后的泡沫钛置于高浓度盐酸溶液中加热，将处理后的泡沫钛放入前驱体溶液中进行水热反应，所述前驱体溶液为含ru3+的盐酸溶液，反应结束后干燥即得。
6、上述制备方法中，所述泡沫钛清洁的主要目的在于去除表面油污，尽可能暴露泡沫钛的反应界面，清洗方式可以是依次采用有机试剂、去离子水进行超声处理，本专利技术提供一种可行的实施方式如下：通过丙酮、乙醇、去离子水超声处理10~20 min得到高清洁度的泡沫钛。
7、将清洗后泡沫钛置于高浓度盐酸溶液中加热的主要目的在于改善泡沫钛表面活性，对其进行刻蚀，合适的盐酸浓度如15~20wt%，进一步的，为16wt%，17wt%，18wt%或19wt%。加热的温度如90~120℃，优选的方式为热浴加热，如油浴。
8、上述前驱体溶液中ru3+优选的来源为ru元素金属盐，如氯化钌或硝酸钌，更优选为氯化钌(rucl3)，所述rucl3浓度为8~15mm，盐酸浓度为2~5wt%。
9、上述水热反应的温度为180~220℃，反应时间为18~25h。
10、上述水热反应结束后，洗去反应产物表面残留的溶液后进行干燥即得该ru/tiox电极，干燥可采用热辐射干燥、负压干燥等，具体的实例如真空干燥，可行的温度为60℃~70℃。
11、第三方面，提供第一方面所述ru/tiox电极作为析氯催化剂的应用。
12、本专利技术将第二方面方法制备的ru/tiox电极在酸性盐溶液中进行电催化析氯，对其催化性能进行了考察，经验证，该材料具有良好的析氯催化效率及稳定性，因此，本专利技术第三方面，提供其作为析氯催化剂的应用，所述应用的方式包括但不限于，第一方面所述ru/tiox电极作为作为次氯酸发生器的阳极。
13、因此，第四方面，提供一种次氯酸发生器，所述发生器阳极应用第一方面所述的ru/tiox电极。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
15、本专利技术公开了一种在泡沫钛上原位生长tiox并负载ru纳米颗粒的析氯电催化剂及其制备方法，该方法制备过程简单、无污染且原料丰富，制备得到的电催化剂具由较高的析氯性能，优越的稳定性。该催化剂可用作次氯酸发生器装置的阳极材料，催化性能优于商业的dsa电极，对水热合成的析氯研究可为次氯酸发生器装置的应用提供参考。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种原位生长Ru/TiOx电极，其特征在于，以泡沫钛为基体，泡沫钛的表面及孔隙内原位生长Ru/TiOx纳米棒，所述纳米棒为均匀分布Ru颗粒的氧化钛纳米棒。
2.如权利要求1所述Ru/TiOx电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将清洁后的泡沫钛置于高浓度盐酸溶液中加热，将处理后的泡沫钛放入前驱体溶液中进行水热反应，所述前驱体溶液为含Ru3+的盐酸溶液，反应结束后干燥即得。
3.如权利要求2所述Ru/TiOx电极的制备方法，其特征在于，所述泡沫钛清洁依次采用有机试剂、去离子水进行超声处理。
4.如权利要求3所述Ru/TiOx电极的制备方法，其特征在于，通过丙酮、乙醇、去离子水超声处理10~20 min得到高清洁度的泡沫钛。
5.如权利要求2所述Ru/TiOx电极的制备方法，其特征在于，所述高浓度盐酸溶液的浓度为15~20wt%，进一步的，为16wt%，17wt%，18wt%或19wt%。
6.如权利要求2所述Ru/TiOx电极的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为90~120℃，优选的方式为热浴加热，更优选为油浴
7.如权利要求2所述Ru/TiOx电极的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中Ru3+的来源为Ru元素金属盐，优选为RuCl3，所述RuCl3浓度为8~15mM，盐酸浓度为2~5wt%。
8.如权利要求2所述Ru/TiOx电极的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为180~220℃，反应时间为18~25h。
9.权利要求1所述的、权利要求2-8任一项所述方法制备的Ru/TiOx电极作为析氯催化剂的应用。
10.一种次氯酸发生器，其特征在于，所述发生器的阳极为权利要求1所述的、权利要求2-8任一项所述方法制备的Ru/TiOx电极。
...【技术特征摘要】
1.一种原位生长ru/tiox电极，其特征在于，以泡沫钛为基体，泡沫钛的表面及孔隙内原位生长ru/tiox纳米棒，所述纳米棒为均匀分布ru颗粒的氧化钛纳米棒。
2.如权利要求1所述ru/tiox电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将清洁后的泡沫钛置于高浓度盐酸溶液中加热，将处理后的泡沫钛放入前驱体溶液中进行水热反应，所述前驱体溶液为含ru3+的盐酸溶液，反应结束后干燥即得。
3.如权利要求2所述ru/tiox电极的制备方法，其特征在于，所述泡沫钛清洁依次采用有机试剂、去离子水进行超声处理。
4.如权利要求3所述ru/tiox电极的制备方法，其特征在于，通过丙酮、乙醇、去离子水超声处理10~20 min得到高清洁度的泡沫钛。
5.如权利要求2所述ru/tiox电极的制备方法，其特征在于，所述高浓度盐酸溶液的浓度为15~20wt%，...
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。