[發明專利]一種碳納米管電極的制備方法

無效

• 申請號: 200910238775.1
• 申請日: 2009-12-01
• 公開（公告）號: CN102079557A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 胡翔;葉文彬
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種碳納米管電極的制備方法，電極制備過程簡單，性能穩定，經過修飾后可以用于電解持久性有機污染物，特別是一些氯代有機物，是一種優良的電極。?

背景技術

1991年日本科學家Iijima利用高分辨電鏡研究真空電弧蒸發石墨物，發現了具有納米尺寸的碳的多層管狀物，即多壁碳納米管。這一發得到物理界、化學界和材料科學界以及高新技術產業部門的廣泛關注，在掀起了繼C60后又一次研究高潮。碳納米管獨特的物理化學性能，如極高的機械強度、良好的吸附能力和較強的微波吸收能日益為人們所認識。?

碳納米管獨特的原子結構使其表現出金屬性或半導體性，利用這種獨特的電子特性，可以將碳納米管作為電極材料制成碳納米管電極。研究表明：在碳質吸附劑的納米空間中，會發生不同于宏觀平面上的一些物理化學過程。在類石墨微晶無規排列形成的分子尺度的納米空間(尤其是孔寬在2nm以下的微孔)中，由于相對孔壁碳原子的勢能疊加效應，可形成強大的分子場。吸附在其中的分子相互作用大幅增加，具有與體相分子完全不同的物化性質具有不同的反應活性，可發生很多的在常規條件下不發生或很難發生的化學過程。?

隨著全球人口的急劇增長，水資源日益成為影響人類發展的重要制約因素，污、廢水的回收利用逐漸受到重視，這要求城市污水中的微污染物也能得到處理。藥物和個人護理用品(pharmaceuticals?and?personal?care?products，PPCPs)就?是一種重要的微污染物，在日常生活中使用非常普遍，雖然該類污染物在環境中的濃度很低，但其每年的排放量相當可觀。然而直到20世紀90年代末，PPCPs污染才被人們正式提出，美國和歐洲才開始對此類污染進行調查。?

PPCPs是幾千種化學物質的總稱，用作人體(或動物)健康品及美容品。PPCPs一般是合成的有機化合物，其中的類固醇類雌激素已被證實可引起水體中雄性魚的卵黃蛋白原增加，出現明顯的雌性化。雖然目前沒有確切證據表明其對人類環境健康造成危害，但其引起的環境安全風險受到人們越來越多的關注。環境中的PPCPs主要來源于人群的利用和排泄，養殖、畜牧業及PPCPs的工廠剩余物等，目前在地表水、地下水、飲用水和污水廠出水中發現50多種PPCPs物質，其中包括處方藥和非處方藥、香料、化妝品、遮光劑、染發劑、發膠、香皂、洗發水等。這些物質大多超過了現有的水質標準，現有水處理技術對相當一部分物質并沒有明顯的去除效果。?

隨著PPCPs的遷移、轉化和降解，地下水中的PPCPs含量也越來越多了。研究表明，大量的極性藥物更容易進入地下水中，它們主要是通過垃圾填埋場的滲濾作用、市政污水管道系統中的直接滲濾、受污染的地表水回灌地下水、處理過的地表水的淺灘滲濾等方式。所以現在我們應加強對地下水中PPCPs的檢測和研究。?

污水處理廠的出水排放被認為是一個很重要的途徑，目前，一般城市污水處理廠均是以去除有機物及一些營養物質為目標而設計建造的，其對PPCPs的去除能力有限。國內對污水處理廠出水研究已有了初步研究，在美國、日本、加拿大和歐洲等國家和地區的城市污水廠出水中存在微量的藥品、麝香、醫用顯影劑等剩余物。芬蘭的污水處理廠出水中普遍存在下列5種藥品：布洛芬(ibupro-fen)、普生(naproxen)、酮洛芬(ketoprofen)、雙氯芬酸(diclofenac)、苯扎?貝特(bezafibrate)。在我國廣州市某城市污水處理廠的出水中，測到一定含量的抗生素、多環麝香。所以對PPCPs降解的研究也越來越受到關注。?

發明內容

本發明的目的是提供一種應用于電解PPCPs的碳納米管電極的制備方法，利用碳納米管特有的導電性和吸附性，對PPCPs進行還原脫氯，增加這些化合物的可生物降解性。?

這種碳納米管電極的制備以下述技術方案實現：?

(1)先用一定濃度的硝酸對碳納米管進行純化預處理，增強碳納米管的親水性，將預處理后的碳納米管用超純水清洗至中性，放入干燥箱中烘干，得到純化后的碳納米管。?

(2)將一定量步驟(1)中純化后的碳納米管和聚四氟乙烯乳液(PTFE)按一定比例混合，接著進行超聲處理，得到均勻的黑色懸濁液，將得到的懸濁液置于干燥箱中烘干，最后在室溫下用壓片機冷壓成型，即得未修飾的碳納米管電極。?

(3)將一定量步驟(1)中純化后的碳納米管進行化學鍍鈀，過程為：取一定量純化后的碳納米管浸入鍍鈀溶液中，在水浴中反應1h，取出修飾后碳納米管，用超純水洗至中性，在重復步驟(2)即得碳納米管的鍍鈀電極。?