[發(fā)明專利]十六烷基三甲基溴化銨摻雜的泡沫鎳催化電極的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910241873.0
• 申請(qǐng)日: 2009-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN101724856A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫治榮;馬林;胡翔;彭永臻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B11/06
• 分類號(hào): C25B11/06;C02F1/46
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種泡沫鎳電極的制備方法，尤其涉及一種具有催化能力的 以泡沫鎳為基體的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)摻雜的催化電極的制備方 法，主要用于電化學(xué)還原脫除水中的氯代有機(jī)物。

背景技術(shù)

氯代有機(jī)物被廣泛用作木材的防腐劑、防銹劑、除草劑、殺菌劑和造紙 等工業(yè)中，具有惡臭、異味和高度毒性，在亞洲、非洲和南美洲還用于血吸 蟲病的防治，其中2，4-二氯酚和2，4，5-三氯酚還大量用于農(nóng)藥2，4-D和 2，4，5-T的生產(chǎn)，因此在許多工業(yè)化國家氯代有機(jī)物的生產(chǎn)規(guī)模非常龐大。另 外，在某些有機(jī)物存在時(shí)，在傳統(tǒng)的飲用水加氯處理中可產(chǎn)生氯代有機(jī)物及 其衍生物。氯代物具有較高的毒性和較強(qiáng)的“致癌、致畸、致突變”的作用， 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，不易被分解或生物降解，且容易通過食 物鏈在生物體內(nèi)富集，嚴(yán)重威脅著自然生態(tài)和人類健康。

氯代有機(jī)物的主要處理方法有生化法、物化法和氧化法等。生化法具有 成本低的優(yōu)點(diǎn)，但由于氯代有機(jī)物毒性大，對(duì)微生物有很大影響，處理周期 長。該法對(duì)較低濃度的含氯廢水處理效果好，對(duì)含氯濃度較高、毒性較強(qiáng)的 廢水的處理效率低。物化法主要包括吸附法、混凝法、萃取法、膜處理技術(shù) 等，采用物化方法處理氯代物的研究很少，由于物化處理多數(shù)伴隨著污染物 的轉(zhuǎn)移過程，常造成新的污染，需要后續(xù)處理過程以達(dá)到徹底降解。氧化法 可以使化合物的結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，提高可生化性或直接氧化降解廢水中有機(jī)物。 目前，在氧化法的研究中，最有吸引力的處理技術(shù)是高級(jí)氧化方法。然而， 高級(jí)氧化法應(yīng)用的主要氧化劑H₂O₂、O₃、ClO₂等制造成本偏高，臭氧發(fā)生能耗 高；光化學(xué)及催化氧化法處理受廢水性質(zhì)的影響，非均相光催化效率低，后 續(xù)分離處理比較麻煩，中間產(chǎn)物可能有二次污染；濕式氧化法，超臨界水氧 化法需要耐高溫，高壓設(shè)備，裝置造價(jià)貴，催化劑損耗很大，對(duì)低濃度大水 量廢水處理不經(jīng)濟(jì)；聲化學(xué)氧化法能量利用率低，處理量小，費(fèi)用高，處理 效果無法令人滿意。因此，針對(duì)氯代有機(jī)污染物的特點(diǎn)，開發(fā)高效、低成本 的處理方法和技術(shù)迫在眉睫。

電催化法用于氯代有機(jī)污染物的處理可在電場作用下，有機(jī)物發(fā)生催化 還原或氧化反應(yīng)，生成低毒或無毒的產(chǎn)物，而生成物可作為工業(yè)原料回收或 通過生物法予以徹底無害化。利用電催化法去除污染物具有反應(yīng)條件溫和、 反應(yīng)器簡單、設(shè)備及運(yùn)行成本低、有毒副產(chǎn)物少且與環(huán)境兼容等優(yōu)點(diǎn)，而成 為受污染環(huán)境修復(fù)的機(jī)具應(yīng)用前景的方法之一，被稱為“環(huán)境友好型處理技 術(shù)”。電極作為電化學(xué)方法的核心是影響處理效果的重要因素之一，電極材料 的好壞，直接影響著有機(jī)物降解效率的高低，傳統(tǒng)的電極具有使用壽命短， 抗腐蝕性差及價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，因此高效穩(wěn)定的電催化電極的研究開發(fā)是電 催化科學(xué)研究的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提供一種催化活性和電流 效率高，能耗低的十六烷基三甲基溴化銨摻雜的泡沫鎳催化電極的制備方法。

本發(fā)明所提供的十六烷基三甲基溴化銨摻雜的泡沫鎳催化電極的制備方 法，包括以下步驟：

1)將氯化鈀(PdCl₂)粉末溶于3mol/L鹽酸中，用去離子水稀釋得到20～ 25mmol/L的PdCl₂溶液；

2)將泡沫鎳在0.5mol/L硫酸中浸洗1～3min除表面物后，再將其依次 在丙酮(除油)和二次蒸餾水中分別超聲波震蕩10～15min清洗干凈，烘干 備用；

3)將吡咯(Py)與0.5mol/L的硫酸按體積比7∶2493混合，再加入十 六烷基三甲基溴化銨(CTAB)得到混合溶液，混合溶液中十六烷基三甲基溴化 銨的含量為0.0003g/mL；

4)以步驟2)中烘干后的泡沫鎳為陽極，鉑片為陰極，以步驟3)中配 制的溶液為電解液，電沉積制得PPy-CTAB/泡沫鎳電極，沉積電流密度為0.56 mA/cm²，沉積時(shí)間為3min；

5)以步驟4)制得的PPy-CTAB/泡沫鎳電極為陰極，鉑片為陽極，以步 驟1)配制的PdCl₂溶液為電解液，電沉積制得十六烷基三甲基溴化銨摻雜的 泡沫鎳催化電極(Pd/PPy-CTAB/泡沫鎳電極)，沉積電流密度為0.22-0.79 mA/cm²，沉積時(shí)間為25～50min。