[發明專利]一種電泳—化學沉積制備碳納米管修飾載鈀電極的方法

有效

• 申請號: 201410244938.8
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104005075A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 孫治榮;杜冉
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C25D13/08
• 分類號: C25D13/08;C25D13/02;C23C18/44;C23F17/00;C02F1/46;C02F1/70
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明屬于電化學水處理技術領域，以鈦網為基質，電泳沉積修飾碳納米管，化學鍍沉積鈀催化劑，制備Pd/CNTs/PPy/Ti復合電極，可用于氯代有機物的水相電催化還原脫氯。

背景技術

氯代有機物屬于典型的持久性有機污染物的一類，毒性大，難降解。電催化加氫脫氯技術是一項降解氯代有機物的經濟有效的綠色技術，實驗條件溫和，運行成本低，毒性副產物少。鈀(Pd)作為催化劑極大的提高了氯代有機物的降解速率，但是作為貴金屬，成本較高，提高Pd的利用率，制備高效催化電極是一項有意義的研究。

碳納米管(CNTs)是典型的一維納米材料，導電性好、能量密度分布高、比表面積大，以CNTs作為催化劑載體，可以提高Pd沉積層的分散性，避免產生團聚，可以降低成本，提高催化劑的利用率。

化學鍍與電鍍工藝相比，化學鍍液的分散力接近100％，鍍層均勻，無明顯的邊緣效應，而電鍍法因受電力線分布不均勻的限制，而難以達到以上效果。此外，化學鍍是靠基材的自催化活性才能起鍍，其結合力一般均優于電鍍，晶粒細、致密，從而增強電極的穩定性。

本發明采用CNTs作為催化劑載體，化學鍍作為Pd沉積技術，致力于制備出催化活性高、穩定性強的水相脫氯催化電極。

發明內容

本發明旨在提供一種以水相處理氯代有機物為目標，以碳納米管為催化劑載體，聚吡咯(PPy)為助催化劑，化學鍍沉積Pd催化劑的Pd/CNTs/PPy/Ti電極的制備方法。

上述Pd/CNTs/PPy/Ti電極制備方法與過程，包括以下步驟：

(1)置于混酸(如優選VHNO₃:VH₂SO₄＝1:3)中常溫超聲且中溫回流后，清洗干凈并干燥；優選超聲1～8h，60℃下恒溫回流1～4h，抽濾洗滌至中性，干燥后備用；

(2)將鈦(Ti)網在NaOH溶液中浸洗去除油污，在草酸溶液中煮沸去除氧化物，蒸餾水清洗干凈，氮氣吹干備用；

(3)配制0.04mmol/L的吡咯(Py)溶液，其中Py溶液中十二烷基磺酸鈉(SLS)的濃度為1mmol/L，H₂SO₄濃度為0.05mol/L；以步驟(2)處理的Ti網為陽極，鉑(Pt)片為陰極，Py溶液為鍍液，調節電流為1～5mA，時間為1～5min，電化學法在Ti網表面沉積PPy膜，得到PPy/Ti電極；

(4)以步驟(1)得到的CNTs配制成0.2～1mg/mL的CNTs分散液，調節pH值為6；以步驟(3)得到的PPy/Ti電極為陽極，Pt片為陰極，控制電壓為5～15V，沉積時間為2～10min，電泳沉積制備CNTs膜，得到CNTs/PPy/Ti電極；

(5)將步驟(4)制備的CNTs/PPy/Ti電極浸入0.05～0.1mol/L的NaH₂PO₂溶液中3～10min，進行敏化，空氣中水平晾干；將敏化后的CNTs/PPy/Ti電極浸入10～30mmol/L的PdCl₂溶液中3～10min，進行活化，空氣中水平晾干；

(6)配制化學鍍鍍液，化學鍍鍍液中Pd(NH₃)₄Cl₂濃度為5～25mmol/L，Na₂S₂O₃濃度為1×10^-6～1×10^-5mol/L，Pd(NH₃)₄Cl₂和NaH₂PO₂濃度比為4:1～1:1，鍍液pH為9～12；以步驟(5)得到的敏化活化后的CNTs/PPy/Ti電極為目標電極，控制化學鍍條件，其中溫度為25℃～45℃，時間15min～90min，得到Pd/CNTs/PPy/Ti電極。

與現有技術相比較，本發明具有以下有益效果：

1、本發明使用Ti網為基質，具有耐酸耐腐蝕的優點，穩定性好，相比于Ti板或石墨板，通透性強，比表面積大，有利于提高降解有機物的效率，為電極電催化性能的提高提供物質基礎。

2、本發明利用CNTs作為催化劑載體，提高電極的比表面積，有利于催化劑的均勻分散和提高電極催化性能。

3、本發明預先在Ti網表面采用電化學法形成PPy膜，具有助催化能力和固載CNTs特性，從而有利于增強電極的穩定性和活性。