[發(fā)明專利]一種具有微納結(jié)構(gòu)的電催化多孔鈦濾膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610071157.2
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN107020074A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李新洋;鄭建中;劉桂成
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: B01J23/14
• 分類號: B01J23/14;B01J23/18;B01J21/06;B01J35/10;B01J35/06;B01D71/02;B01D69/04;B01D69/06;B01D67/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種具有微納結(jié)構(gòu)的電催化多孔鈦濾膜，其特征在于：該濾膜由多孔鈦基體、具有微納結(jié)構(gòu)的TiO₂中間層以及負(fù)載在中間層上的電催化活性層構(gòu)成；所述具有微納結(jié)構(gòu)的中間層為原位生長在多孔鈦基體上的TiO₂納米花、納米線、納米棒或納米管等集合體；所述電催化活性層構(gòu)成為PbO₂、SnO₂、RuO₂、IrO₂、Sb₂O₅、Bi₂O₃等過渡金屬氧化物或上述多種金屬氧化物組成的復(fù)合金屬氧化物。

2.按照權(quán)利要求1所述的一種具有微納結(jié)構(gòu)的電催化多孔鈦濾膜，其特征在于：多孔鈦膜可為平板狀、管狀，平均孔徑范圍為0.45μm～50μm。

3.如權(quán)利要求1 所述的一種具有微納結(jié)構(gòu)的電催化多孔鈦濾膜制備方法，其特征在于：

該方法由以下三個步驟組成：

1）多孔鈦基體預(yù)處理：將多孔鈦膜浸泡含有HF酸和HCl的混合酸溶液中5 min～30 min，其中濃HF酸：濃HCl酸：去離子水體積比為1：1：200～1：1：100, 后經(jīng)無水乙醇清洗放入真空干燥中入經(jīng)80℃～120℃真空干燥，冷卻至室溫待用；

2）構(gòu)建微納結(jié)構(gòu)TiO₂中間層，可分別通過以下三種方法實(shí)現(xiàn)：

A：水熱法：將步驟1）中經(jīng)過預(yù)處理的多孔鈦放置在含有 2 mol/L～10 mol/L NaOH 溶液的高壓反應(yīng)釜中于150℃～220℃水熱反應(yīng)6 h～24 h, 反應(yīng)后降溫冷卻取出多孔鈦樣品后經(jīng)去離子水清洗，再在0.1 mol/L～0.5 mol/L HCl溶液中浸泡12～24小時，80℃～120℃干燥，最后轉(zhuǎn)入馬弗爐中在450℃～550℃燒結(jié)1 h~2 h，冷卻至室溫待用；

B：醇熱法：配置濃度為20 mg/L~ 40 mg/L的含有草酸鈦鉀的二甘醇溶液，在30℃～60℃下攪拌溶解后加入去離子水繼續(xù)攪拌0.5 h~ 1 h, 得到前驅(qū)液；將步驟1）中經(jīng)過預(yù)處理的多孔鈦放置在含有前驅(qū)液的高壓反應(yīng)釜中于150℃～220℃水熱反應(yīng)6 h～20 h, 反應(yīng)，降溫冷卻取出多孔鈦樣品后經(jīng)乙醇清洗并在80℃～120℃干燥，最后轉(zhuǎn)入馬弗爐中在450℃～550℃燒結(jié)1 h~2 h，冷卻至室溫待用；

C：陽極氧化法：配置含有NH₄F, 去離子水及乙二醇的電解液，其中去離子水與乙二醇的體積比為5：95 ～1：99，NH₄F在乙二醇水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2% ~ 1%；將步驟1）中經(jīng)過預(yù)處理的多孔鈦放置在電解液中并作為陽極，在槽電壓20V ～60V陽極氧化1h ～5h；反應(yīng)后樣品經(jīng)乙醇清洗并在80℃～120℃干燥，最后轉(zhuǎn)入馬弗爐中在450℃～550℃

燒結(jié)1 h~2 h ，冷卻至室溫待用；

3）負(fù)載電催化活性層，可分別通過以下三種方法實(shí)現(xiàn)：

A：溶膠凝膠法：配置含有Pb、Sn、Ru、Ir、Sb、Bi等過渡金屬一種或多種金屬鹽

的乙醇溶液，各金屬鹽濃度范圍為0.01 mol/L ~ 0.5 mol/L，其中另含有0.01 mol/L

~ 0.5 mol/L的輔助酸水溶液（可為硫酸、鹽酸、硝酸及檸檬酸）；將經(jīng)步驟2）中處理的多孔鈦在該溶膠凝膠液中真空浸漬10 min～20min并在60℃～100℃下干燥，最后轉(zhuǎn)入馬弗爐中在450℃～550℃燒結(jié)15 min, 然后重復(fù)浸漬-干燥-燒結(jié) 5-10次， 最后在轉(zhuǎn)入馬弗爐中在450℃～550℃燒結(jié)1 h~ 2h，最后冷卻至室溫待用；

B：真空浸漬法：配置含有Pb、Sn、Ru、Ir、Sb、Bi等過渡金屬一種或多種金屬鹽溶液的酸性鹽水溶液，各金屬鹽濃度范圍為0.01 mol/L ~ 0.5 mol/L，其中添加的輔助酸可為硫酸、鹽酸、硝酸及檸檬酸，濃度范圍為0.1 mol/L ~ 2 mol/L；將經(jīng)步驟2）中處理的多孔鈦在該酸性鹽溶液中真空浸漬10 min～20min后，在60℃～100℃下干燥，最后轉(zhuǎn)入馬弗爐中在450℃～550℃燒結(jié)15 min, 然后重復(fù)浸漬-干燥-燒結(jié) 5-10次， 最后在轉(zhuǎn)入馬弗爐中在450℃～550℃燒結(jié)1 h~ 2h，最后冷卻至室溫待用。