[發明專利]一種改性氣體擴散電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201810186435.8
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108358282B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 全向春;肖竹天
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/467
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

1.一種改性氣體擴散電極，其特征在于，所述改性氣體擴散電極包括電子收集層、擴散層和催化層；以不銹鋼網或鈦網作為電子收集層；以碳黑、造孔劑、分散劑和聚四氟乙烯乳液制備擴散層涂覆于電子收集層上，其中，碳黑與聚四氟乙烯乳液的質量比為1:1-1:3；以碳黑、高純導電石墨粉、納米零價鐵、硅鎢酸、造孔劑、分散劑和聚四氟乙烯乳液制備催化層涂覆于電子收集層上，其中，碳黑與聚四氟乙烯乳液的質量比為3:1-1:1，碳黑與高純導電石墨粉的質量比為9:1-1:1。

2.根據權利要求1所述的改性氣體擴散電極，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液的質量百分數為30％-60％；根據電子收集層面積計算擴散層和催化層中各原料組分的量；其中，每cm²電子收集層，所述擴散層中碳黑的量為40-120mg，造孔劑的量為1-3ml，分散劑的量為10-50ml；每cm²電子收集層，所述催化層中碳黑的量為30-90mg，高純導電石墨粉的量為10-30mg，納米零價鐵加入量為20-60mg，硅鎢酸的加入量為50-150mg，造孔劑的量為1-3ml，分散劑的量為10-50ml。

3.根據權利要求1所述的改性氣體擴散電極，其特征在于，所述不銹鋼網或鈦網的目數為40-120目。

4.根據權利要求1所述的氣體擴散電極，其特征在于，所述造孔劑為聚乙二醇，分散劑為乙醇。

5.權利要求1所述改性氣體擴散電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)電子收集層進行預處理；

(2)碳黑中加入分散劑和造孔劑，超聲處理，然后添加聚四氟乙烯乳液，繼續超聲處理，水浴加熱至材料成團塊糊狀，與電子收集層壓合，制備成擴散層；

(3)碳黑、高純導電石墨粉、納米零價鐵和硅鎢酸中加入分散劑和造孔劑，超聲處理，然后添加聚四氟乙烯乳液，繼續超聲處理，水浴加熱至材料成團塊糊狀，與電子收集層壓合，制備成催化層；

(4)將上述電極加熱處理，得到改性氣體擴散電極。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述電子收集層進行預處理的具體操作為：將電子收集層在丙酮溶液中浸泡10-14h，取出后用去離子水反復沖洗2-5次，105℃烘箱中干燥1-2h。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述超聲處理的時間為8-12min；所述水浴加熱溫度為75℃-85℃；所述電極加熱處理的溫度為330℃-380℃，時間為20-40min。

8.一種基于權利要求1所述改性氣體擴散電極的電芬頓反應去除難降解有機物的方法，其特征在于，具體為：組裝電化學反應器的陰極室和陽極室，雙室之間用離子或質子交換膜分開；以權利要求1所述的改性氣體擴散電極為陰極；以導電材料或附著產電微生物的電極材料作為陽極；陽極室內加入陽極液；陰極室內加入陰極液和待降解的難降解有機物；將陰極和陽極分別與直流電源相連接；陰極室內的有機物即可通過電芬頓氧化得到降解。