[發明專利]一種鈦基Sn-Sb-Ce氧化物電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711331372.2
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108046380B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 喬錦麗;楊焜;魏亞南;侯曉帆;王敏;周玥
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 黃志達;魏峯

本發明涉及一種鈦基Sn?Sb?Ce氧化物電極及其制備方法和應用，具有多級結構，鈦基表層Sn?Sb?Ce氧化物為球狀納米三元多層結構。制備方法包括：將預處理的鈦基浸入由Sn源、Sb源、Ce源、葡萄糖、硝酸混合制得的電鍍液中電鍍，得到電鍍鈦基；將Sn源、Sb源、Ce源、葡萄糖溶于乙醇和去離子水的混合溶液中進行水熱反應，得到Sn?Sb?Ce氧化物；加入乙二醇檸檬酸酯中涂覆在電鍍鈦基上，然后煅燒即得。本發明中的Sn?Sb?Ce氧化物呈特殊的球狀形貌，對有機物氧化兼具高的電催化活性和選擇性。本發明所采用的制備方法綠色環保，成本低廉，極大減少了對貴金屬Pt的依賴，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于電化學催化氧化陽極材料領域，特別涉及一種鈦基Sn-Sb-Ce氧化物電極及其制備方法和應用。

背景技術

抗生素是指由細菌、真菌或其它微生物在生活過程中所產生的具有抗病原體或其他活性的一類物質(化合物)，具有抑殺細菌、霉菌等“菌”類致病微生物等特點，同時對惡性腫瘤細胞也有良好抑殺作用。自上世紀20年代被發現以來，為人類健康立下了無數功勛。抗生素可以從某些微生物、植物、動物的代謝產物中提取，同時也能通過化學方法合成或半合成。按照化學結構可以分為氨基糖苷類、大環內酯類、β-內酰胺類、多肽類、四環素類和其他類。近十多年抗生素類藥品一直是藥品銷售中的第一大戶，其生產主要以發酵形式為主，生產工藝主要包括菌種篩選、種子培養、發酵、發酵液預處理、分離提純、精制、干燥等過程。在這些生產過程的各階段都將產生抗生素廢水，因其成分復雜、處理難度大、不可生化物質多等因素，加之企業處理技術水平有限、設施運行不到位的問題，使得廢水處理成本高，且難得到有效的治理。

常用的處理抗生素等生物難降解有機污水的方法有物化法[ChemEng J,209,86-93(2012)]、生化法[Environ Sci Tech Let,2,234-244(2015)]以及高級氧化技術法[Environ SciTechnol,49,12187-12196(2015)]等。其中高級氧化技術因其處理效率高而得到大力開發，尤其是電催化氧化技術越來越受到研究者的青睞。

電極材料是決定處理效果的決定性因素[Electrochimi.Acta,97,167-174(2013)]。其中涂層鈦電極在20世紀70年代開始工業化運用，由此電極進入鈦電極時代。鈦基涂層電極是以鈦板為基體，采用熱解法、溶膠凝膠法或沉積法等方法在鈦板上鍍上一層不溶性的金屬氧化物而制得的電催化活性高、機械性能好、壽命長的陽極。近年來，關于鈦基涂層電極的制備與研究有很多，最常見的有：鈦基二氧化鉛電極(Ti/PbO₂)、鈦基二氧化錫電極(Ti/SnO₂)、釕系涂層鐵電極(Ti/RuO₂)以及摻銻鈦基二氧化錫電極(Ti/SnO₂+Sb₂O₃)等。純SnO₂材料的禁帶寬度約為3.5eV左右，屬于n型半導體，在常溫條件下的電阻率較高，導電性能較低，因此不能直接被用于做電極材料。SnO₂主要依靠自身的氧空穴和晶格缺陷而導電，因而可以通過摻雜一定的Ar、Sb、P、Bi等物質對其進行改性來提高SnO₂的導電性能。

鈦基錫系摻銻的金屬氧化物電極能有有效地降解污水中的有機物，然而，使用壽命短和過低析氧電位限制了此類電極的廣泛應用。目前，眾多文獻更多的關注于摻雜或通過改變不同的摻雜物來提高電極性能，而對于如何結合制備方法以提高電極性能卻很少被報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種鈦基Sn-Sb-Ce氧化物電極及其制備方法和應用，表層的Sn-Sb-Ce氧化物為球狀納米三元多層結構，不僅顯著延長了電極的使用壽命，具有極高的析氧電位，同時對處理抗生素廢水具有很高的電催化活性。

本發明的一種鈦基Sn-Sb-Ce氧化物電極，具有多級結構，鈦基表層Sn-Sb-Ce氧化物為球狀納米三元多層結構，直徑為4～8μm。