[發明專利]一種Ti/炭氣凝膠/MnO2

有效

• 申請號: 201810294085.7
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108840402B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 張云飛;梁颯;牛軍峰;呂斯濠;方占強;徐劍暉
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C25B11/04
• 分類號: C25B11/04;C02F1/461;C02F1/72;C02F101/34
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

本發明涉及一種Ti/炭氣凝膠/MnO₂電極及其制備方法和應用，所述方法如下：S1：對多孔鈦基材進行預處理以除去表面油污和氧化膜；S2：將間苯二酚、甲醛和水混合并攪拌均勻，然后加入NaMnO₄，待NaMnO₄溶解后持續攪拌得混合溶液；S3：將S1處理后的多孔鈦基材與S2所得混合溶液倒入模具中，調節溶液pH；S4：將S3所述模具置于恒溫水浴鍋中靜置以進行凝膠化，然后再于恒溫水浴鍋中進行老化，去除模具即得Ti/酚醛樹脂/MnO₂濕凝膠；S5：將S4所得Ti/酚醛樹脂/MnO₂濕凝膠在表面張力小的有機溶劑中浸漬，干燥后得干氣凝膠，然后將所述干凝膠于惰性氛圍中炭化，降溫即得所述Ti/炭氣凝膠/MnO₂電極。本發明提供的制備方法簡單、制備得到的電極的使用壽命長且環保無污染。

技術領域

本發明涉及電催化氧化技術領域，具體地，涉及一種Ti/炭氣凝膠/MnO₂電極及其制備方法和應用。

背景技術

電化學氧化已在有機廢水處理中廣泛應用，具有反應條件溫和、降解效果好、使用方便等優點，已成為環境領域高效處理難降解有機物的方法之一。

電催化陽極的性能是影響電氧化效率的關鍵因素之一，近年來，研究者使用各種陽極材料，如鉑電極、鈦基氧化物電極（Ti/Sn-SbO₂、Ti/PbO₂、Ti/MnO₂）、稀土摻雜氧化物電極、碳纖維電極、硼摻雜金剛石電極（BDD）等。其中，Ti/MnO₂是目前最最有能大規模應用前景的電極之一，這主要是由于MnO₂儲量豐富、價格低廉、對環境污染?。欢遥i具有特殊的電子排布（3d⁵4s²），其氧化物有較多處于高能量的非平衡狀態，電化學活性高。目前，Ti/MnO₂電極制備方法通常是用涂覆或者電沉積含錳化合物（Mn(NO₃)₂、MnCl₂等），直接把MnO₂負載在鈦基體上，但這種方法制備的Ti/MnO₂在電解過程中易產生氧原子擴散至鈦基底，導致MnO₂和Ti基底間生成不導電膜，使MnO₂開裂并脫落，造成Ti/MnO₂使用壽命較短。對于以上問題有研究采用錫-銻氧化物（SbO_x+SnO₂）作為中間層（Yan-Hua Shi, et al. Effect ofSbO_x+SnO₂ Intermediate Layer on the Properties of Ti-based MnO₂ Anode[J]. ActaPhysico-ChimicaSinca, 2007, 23(10): 1553-1559.），但SbO_x+SnO₂中間層的制備需要反復的涂覆-干燥-煅燒，制備過程復雜，同時SbO_x+SnO₂中間層的流失也會造成二次污染。因此，現有技術還有待于改進和發展。

炭氣凝膠是一種三維網絡結構的納米炭材料，具有高比表面積（可達600~1100m²/g）、高孔隙率（可達80～98%）和高電導率（100 S/m）。因此，炭氣凝膠可作為載體、電極材料和吸附劑用在超級電容器、鋰離子電池和環保領域。關于炭氣凝膠/MnO₂電極的制備報道較少，目前能檢索到關于炭氣凝膠/MnO₂的專利多是制備納米顆粒，中國專利CN200810028173公開了一種納米絲狀二氧化錳負載炭氣凝膠及其制備方法與應用，其直接把二氧化錳負載在炭氣凝膠顆粒上，制備出了絲狀炭氣凝膠/MnO₂納米顆粒，并將上述納米顆粒應用于三維電極和超級電容器中充當電極填料和集流體活性物質。上述方法中，因為炭氣凝膠非原位制備，且無模板支撐，制備出的炭氣凝膠微孔結構容易坍塌。顯然，該方法只能用于制備納米顆粒，不能直接用于制備大尺寸陽極板材。