[發明專利]鈦基管式二氧化釕涂層膜電極及其制備方法

無效

• 申請號: 201310324490.6
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103395865A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 韓衛清;張永昊;衷從強;孫云龍;王連軍;孫秀云;李健生;沈錦優
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C02F1/46
• 分類號: C02F1/46;C02F1/44;C23C18/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于電催化電極制備技術領域，具體涉及一種鈦基管式二氧化釕涂層膜電極及其制備方法。?

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背景技術

?????電化學氧化作為一種很有前景的處理技術已廣泛的應用于高濃度廢水的處理中，其中以鈦為基體負載釕、銥、鉛等的氧化物電極已達到工業化水平。特別是鈦基氧化釕電極，由1965年，H.?Beer等人提出，經過幾十年的發展已廣泛應用于于氯堿工業、電積提取有色金屬、在甲醇陽極氧化燃料電池、電解制造鉻酸、電解冶煉金屬、電解制取二氧化錳微粒等等。?

??????傳統的鈦基氧化釕電極主要為板狀電極。電化學氧化主要作用在在電極板表面，污染物與電極接觸而降解，所以污染物傳遞主要依靠濃度差這種自然傳遞解決。這樣緩慢的過程就會帶來一些問題。例如Kontos,?A.?I.等人（Self-organized?anodic?TiO2?nanotube?arrays?functionalized?by?iron?oxide?nanoparticles,Chem.?Mater.?2009,?21?(4),?662?672.）所述，這類電極處理能耗大，且對于高濃度廢水效果不佳。?

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發明內容

本發明的目的在于提供一種既有電化學氧化作用又有膜分離作用的鈦基管式二氧化釕涂層膜電極及其制備方法。?

實現本發明目的的技術解決方案為：?

一種鈦基管式二氧化釕涂層膜電極，由管式鈦基體和氧化物涂層組成，所述管式鈦基體為底物封閉頂部開口的管狀結構，管壁布滿微孔，微孔直徑為0.5~4μm；所述氧化物涂層中氧化物為二氧化釕；所述氧化物涂層負載在管式鈦基體的側表面。

上述鈦基管式二氧化釕涂層膜電極，其制備方法如下：?

第一步，采用溶膠凝膠法配制釕金屬的醇鹽溶液：將RuCl₃·3H₂O加入到異丙醇溶液中，加入鹽酸調節pH至酸性，攪拌均勻得到釕金屬的醇鹽溶液；

第二步，采用刷涂和熱分解法在管式鈦基體上制備二氧化釕涂層：將配制好的釕金屬的醇鹽溶液均勻緩慢的刷涂在管式鈦基體上，并反復多次涂刷，然后放入烘箱中烘干，重復上述步驟四次以上；最后放入馬弗爐中高溫燒結，重復涂刷、烘干、燒結過程十六次以上得到鈦基管式二氧化釕涂層膜電極。

其中，第一步中的釕金屬的醇鹽溶液以RuCl₃·3H₂O質量濃度的2~3%配制。?

鹽酸加入濃度為0.5mol·L^-1。第二步中烘干溫度為100℃，烘干時間為5min。馬弗爐燒結溫度為450℃，升溫速度為5℃/min保溫時間為15min；最后一次燒結溫度為500℃，燒結時間為60min。?

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：相比于現有技術中以鈦板為基體，本發明制備的鈦基管式二氧化釕涂層膜電極中由于鈦管表面布滿微孔，再在鈦管表面鍍上一層氧化釕涂層，增大了電極的比表面積，可增大催化活性物質的負載量。經過熱氧化，氧化釕可以與鈦管形成良好的固溶體，使得氧化釕與鈦基體緊密結合。本發明在有電化學氧化的同時兼顧膜過濾作用。從外界給壓力使廢水從過濾管表面透過孔進入內部，在電化學氧化過程中又經歷了膜分離作用。由于膜分離的擴散作用使污染物與電極的接觸幾率增大，提高了電化學氧化的效率。與此同時，由于電化學的氧化作用將污染物氧化，降低了膜污染的程度。?

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下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明鈦基管式二氧化釕涂層膜電極的SEM圖。?

圖2為本發明鈦基管式二氧化釕涂層膜電極的孔徑分布圖。?

圖3為本發明鈦基管式二氧化釕涂層膜電極的XRD圖。?

圖4為本發明鈦基管式二氧化釕涂層膜電極去除效率對比曲線。?

圖5為本發明鈦基管式二氧化釕涂層膜電極原理圖。?

具體實施方式

下面的實施例可以使本專業技術人員更全面地理解本發明。?

實施例1?

鈦基管式二氧化釕涂層膜電極的制備方法，它包括如下步驟：

第一步：釕金屬的醇鹽溶液的配制

準確稱量RuCl₃·3H₂O?20g于燒杯中，然后向燒杯中加入異丙醇1L，再加0.5mol的鹽酸，攪拌至RuCl₃·3H₂O完全溶解在異丙醇中，制得釕金屬的醇鹽溶液。