本发明专利技术涉及一种处理含氟有机污染物的SnO2电极，该产品可应用于含氟有机污染物的高效电化学氧化降解，在经阳极化处理制备得到的二氧化钛纳米管阵列基体上，采用电沉积方法制备得到具有高疏水性表面的高析氧电位高催化活性SnO2电极。与传统的溶胶凝胶法制备的Sb掺杂SnO2电极相比，本发明专利技术制备的SnO2电极表面具有高疏水性，且析氧电位高达2.7V、催化活性强、电催化氧化效率高，可应用于难氧化的含氟有机污染物的高效电化学氧化降解。该电极制备工艺简单、制作成本低廉，具有广泛的经济和社会效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料化学领域，尤其是涉及ー种处理含氟有机污染物的高疏水性高析氧电位SnO2电极产品。
技术介绍
电化学氧化方法的原理是通过阳极产生的羟基自由基(·0Η)作为主要氧化剂，利用羟基自由基的强氧化性将有机污染物氧化降解为有机小分子中间体或co2。电化学氧化过程几乎不消耗化学试剂，产生的二次污染少，被称为环境友好技木。此外，电化学氧化方法还具有氧化能力强、可控性高、反应条件温和、占地面积小等优点，是高效的环境污染物降解技术，受到越来越多的重视，应用前景十分广泛。而限制该技术发展的最大影响因素是 阳极材料。阳极材料除了制备成本应尽可能的低廉外，还必须具备良好的导电性、高的析氧电位及良好的催化降解活性等特点，以应用于废水中有机污染物的电化学氧化处理。钛基金属氧化物涂层电极是ー类适用于废水中有机污染物电化学氧化处理的阳极材料，引起了广泛的关注。其中掺锑的SnO2是ー种优良的电催化剂，具有较高的析氧电位和较好的电催化活性，适用于有机污染物的电催化氧化降解，已成为研究的热点。Stucki等人利用涂覆法制备了锑掺杂的ニ氧化锡钛基电极，其析氧电位达到I. 8V vs SCE以上。与PbO2, Pt电极相比，SnO2电极对苯酚，苯甲酸的氧化效率更高，是ー类更好的电极。Comninellis等人考察了铺掺杂的SnO2钛基电极的电化学性能,研究发现,与一些传统的Pt电极和Ru02、IrO2钛基电极相比，掺杂Sb的SnO2电极不仅制备成本相对便宜，而且对苯酚、苯醌、以及芳香胺、氨氮等污染物的降解效率要高于上述电极。该电极对反应物和反应过程产生的毒性中间产物具有很好的催化性能，因而能得到更快、更彻底的氧化，中间产物少，是ー类更为高效的阳极材料。Grmim等人采用溶胶凝胶法制备了 Sn02/Ti电极，并研究了苯酚在该电极上的电催化氧化行为。结果表明，Sn02/Ti电极由于析氧电位较高，可有效地抑制析氧反应，使苯酚的降解效率提高。此外，掺锑的SnO2电催化剂易于制备，成本低廉。正是掺锑的SnO2电极具备上述众多优点，因此被认为是能够应用于有机污染物废水电化学氧化处理技术的极具发展潜カ的电极之一。尽管传统方法，如溶胶凝胶法、电沉积法等制备的掺锑的SnO2电极具有较高的析氧电位和较强的电催化氧化能力，但与近几年来研制开发的另ー种高效的阳极材料掺硼金刚石膜(BDD)电极相比，后者表现出更优的电化学降解能力和更快的降解速率。这主要是因为BDD电极具有更高的析氧电位，达到2. 4V以上。另外，最新的ー些深入的机理研究还发现，BDD高效的电催化性能与其表面· OH的高效性存在极大的相关性。很多研究表明，SnO2电极产生的· OH要比BDD电极产生的· OH要多，但氧化效率却低于BDD电极。因此，认为BDD电极表面自由的· OH可能比SnO2更多，即能够參与污染物氧化降解反应的自由· OH数量更多。相反，SnO2电极有部分· OH被吸附在表面，不能和有机污染物结合，而是发生析氧等副反应。由此我们注意到BDD与SnO2两种电极表面的亲疏水性能的差异。BDD电极的表面是疏水性的，而SnO2表面则是亲水性的，这可能导致了两种电极对·0Η吸附性能的不同。如果我们能够改变SnO2电极的表面吸附性能，提高· OH的利用率，就有可能得到比BDD电极氧化性能更强的电极。因此，利用简单的电沉积方法，通过对SnO2电极进行结 构设计和表面锑、氟的掺杂改性，在改善其优良电催化性能的同时，进ー步提高其析氧电位，改变电极表面的亲疏水性，势必会得到ー种具有优异电化学催化氧化性能的新颖电极，对于高浓度有机污染物的电催化氧化方法的研究和应用有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种兼具高析氧电位、高催化活性和高疏水表面的处理含氟有机污染物的SnO2电极。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种处理含氟有机污染物的SnO2电极，其特征在于，该产品表面具有高疏水性，析氧电位高达2. 7V、催化活性強、电催化氧化效率高，可应用于含氟有机污染物的高效电化学氧化降解，以所述的SnO2电极为阳极，Ti板为对电扱，电化学降解采用恒电流电解，控制恒电流密度20mA cm—2，对含氟有机污染物的废水进行降解。所述的含氟有机污染物为全氟辛酸、氟苯或氟碳表面活性剤。所述的SnO2电极是在经阳极化处理制备得到的ニ氧化钛纳米管阵列基体上，采用电沉积方法制备得到析氧电位高达2. 7V，同时具有高疏水性表面和高催化活性的SnO2电极(SHOEP SnO2 电极)。所述的SnO2电极通过以下步骤制备得到(I)将纯金属钛片表面用金相砂纸进行打磨抛光，在含有O. 05 I. 0wt%的NH4F,1.6 2. Owt %的Na2SO4以及10 50被％聚こニ醇(400)的溶液中以钛片为工作电极，钼片为对电极，进行电化学阳极氧化处理，在钛基表面获得有序的TiO2纳米管阵列电极TiO2-NTs,将制备得到的电极在管式炉中采用程序升温进行热处理，即按I 5°C /min的升温速率升至450 550°C热处理3 5h ;(2)将SnCl2 ^H2CKSbCl3、こ氧基氨丙基三硅氧烷表面活性剂、盐酸及氟树脂配制成电镀液，该电镀液中SnCl2的浓度为O. 2 O. 5mol/L, SbCl3的浓度为O. 2 O. 4mol/L,盐酸的浓度为2 3mol/L，氟树脂的浓度为16 20mlじ1，こ氧基氨丙基三硅氧烷表面活性剂的浓度为O. 2 O. 3g/L ；(3)以步骤⑴制备的TiO2-NTs为工作电极，钼片为对电极，饱和甘汞电极为參比电极，在I 2molじ1的氯化铵溶液中，于温度40°C条件下，在-1. 5V的电位下还原3s，然后采用I. 5molじ1的CuSO4作为电解液通过脉冲电沉积法，控制温度为40°C将Cu沉积到纳米管的底部，沉积时间为5 lOmin，再将沉积有Cu的纳米管置于步骤(2)所配置的电镀液中，采用脉冲电沉积法，控制沉积温度为40°C，沉积时间为2 4h，将掺杂F和Sb的SnO2沉积到纳米管中，制备得到具有疏水性表面的高析氧电位高催化活性SHOEP SnO2电极，即为产品。步骤(3)中所述的脉冲电沉积法的沉积循环參数为-70mA、10ms, 70mA、lms, OmA、Is0与现有技术相比，本专利技术利用脉冲电沉积的方法对SnO2镀层表面结构进行改造，获得具有三维结构的F和Sb掺杂SnO2修饰层，获得的电极表现出高疏水性、超高的析氧电位和电催化活性。利用该电极可实现难氧化的含氟污染物，如全氟辛酸、氟苯、氟碳表面活性剂等的高效电化学氧化降解，具体包括以下优点(I)与传统Ti基SnO2阳极相比，本专利技术采用了直立于金属Ti基上的有序TiO2纳米管阵列为基体电极材料，这种纳米管阵列高度有序，物理化学性能稳定，能够提供很大的比表面积和自由空间。其多孔管式结构更有利于SnO2催化剂的负载。同时，原位生长的直立TiO2纳米管阵列制备エ艺更加简便、经济，而且其板式结构能够直接作为催化电极的载体材料，无需涂敷于其他载体上。(2)本专利技术利用较简单的脉冲电沉积，通过控制エ艺、电镀液等条件，能有效提高电极的析氧电位，同时こ氧基氨丙基三硅氧烷表面活性剂的加入使电极表面SnO本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种处理含氟有机污染物的SnO2电极，其特征在干，该电极表面具有高疏水性，析氧电位高达2. 7V、催化活性強、电催化氧化效率高，可应用于含氟有机污染物的高效电化学氧化降解，以所述的SnO2电极为阳极，Ti板为对电扱，电化学降解采用恒电流电解，控制恒电流密度20mA cm—2，对含氟有机污染物的废水进行降解。2.根据权利要求I所述的ー种处理含氟有机污染物的SnO2电极，其特征在于，所述的含氟有机污染物为全氟辛酸、氟苯或氟碳表面活性剤。3.根据权利要求I所述的ー种处理含氟有机污染物的SnO2电极，其特征在于，所述的SnO2电极是在经阳极化处理制备得到的ニ氧化钛纳米管阵列基体上，采用电沉积方法制备得到析氧电位高达2. 7V，同时具有高疏水性表面和高催化活性的SnO2电极(SHOEP SnO2电扱)。4.根据权利要求I或3所述的ー种处理含氟有机污染物的SnO2电极，其特征在于，所述的SnO2电极通过以下步骤制备得到 (1)将纯金属钛片表面用金相砂纸进行打磨抛光，在含有O.05 I. Owt %的NH4F,1.6 2. Owt %的Na2SO4以及10 50被％聚こニ醇(400)的溶液中以钛片为工作电极，钼片为对电极，进行电化学阳极氧化处理，在钛基表面获得有序的TiO2纳米管阵列电极T...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵国华，农馥俏，吴涛，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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