[發(fā)明專利]一種多孔硼氮鎳共摻雜金剛石電極及其制備方法和應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810401859.1 | 申請日： | 2018-04-28 |
| 公開（公告）號： | CN110407299A | 公開（公告）日： | 2019-11-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 唐永炳;李子豪;楊揚;谷繼騰;張文軍 | 申請（專利權(quán)）人： | 深圳先進技術(shù)研究院 |
| 主分類號： | C02F1/461 | 分類號： | C02F1/461;C02F1/70;C23C16/27;C23C16/56;C23C14/18;C23C14/35;C25D3/12;C23C28/00;C02F101/36 |
| 代理公司： | 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202 | 代理人： | 郝傳鑫;熊永強 |
| 地址： | 518055 廣東省深圳*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 共摻雜 硼氮 金剛石電極 金剛石薄膜層 制備方法和應(yīng)用 鎳薄膜層 納米孔 多晶 基底 鹵代有機物 還原效率 穩(wěn)定性強 依次設(shè)置 電催化 降解 能耗 覆蓋 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明提供了一種多孔硼氮鎳共摻雜金剛石電極，包括基底，依次設(shè)置在所述基底一側(cè)或兩側(cè)表面的硼氮鎳共摻雜的金剛石薄膜層和多晶鎳薄膜層，其中，所述金剛石薄膜層的表層設(shè)有多個納米孔，所述多晶鎳薄膜層覆蓋在未設(shè)置所述納米孔的所述金剛石薄膜層表面上。該多孔硼氮鎳共摻雜金剛石電極具有能耗低、穩(wěn)定性強和電催化還原效率高等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于對鹵代有機物的降解。本發(fā)明還提供了一種多孔硼氮鎳共摻雜金剛石電極的制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多孔硼氮鎳共摻雜金剛石電極及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
鹵代有機物具有水溶性低、揮發(fā)性低和親脂性高等特點，是一類持久性有化污染物。鹵代有機物的大量生產(chǎn)和使用，使其在環(huán)境中廣泛分布，不僅在自然界的水中，而且在空氣、土壤以及動植物體內(nèi)都己檢測出相關(guān)殘留。研究表明，鹵代有機物持久性強難以降解，具有神經(jīng)、免疫、發(fā)育和生殖毒性，且易在生物體內(nèi)富集。因此，將鹵代有機物降解為低毒甚至無毒、易降解的物質(zhì)，以降低其對人類、生態(tài)系統(tǒng)的危害迫在眉睫。
現(xiàn)有的降解鹵代有機物的技術(shù)有許多，如生物法、吸附法、金屬還原和電化學氧化法等，但生物降解法降解速度低，吸附法無法降解高濃度污染物，金屬還原法催化劑易被氧化且無法完全脫鹵。電化學氧化法雖然可以氧化降解鹵代有機物，是一種應(yīng)用較為廣泛的降解有機污染物的方法，但是該方法要求陽極材料能產(chǎn)生大量的·OH、O2-等活性氧自由基，使得在氧化降解的過程中需要很高的電壓或者電流，導致能耗非常高。近來發(fā)展的電催化還原法是通過陰極產(chǎn)生的電子或活性氫實現(xiàn)對鹵代有機物的脫鹵，并將其轉(zhuǎn)化為易生物降解、無毒或低毒的化合物。電化學還原法相比于較其他方法，具有能耗低、環(huán)境友好、降解效率高等優(yōu)點，目前廣泛應(yīng)用于對鹵代有機物的降解。
電化學還原法脫鹵的效率主要取決于電極材料，目前，石墨、鈀(Pd)、銀 (Ag)、鉑(Pt)等是用于電還原脫鹵的主要材料；其中常用于電還原脫鹵的貴金屬電極的電還原活性雖高，但析氫過電位低、脫鹵時伴隨著劇烈的水分解副反應(yīng)，且貴金屬稀有、價格昂貴，限制了其應(yīng)用。石墨的析氫過電位比貴金屬高、相對廉價，但其電還原脫鹵活性還有待進一步提高。
因此，有必要開發(fā)一種成本低、析氫過電位高、還原活性高和物理化學穩(wěn)定性好的電極材料。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多孔硼氮鎳共摻雜金剛石電極及其制備方法和應(yīng)用，所述多孔硼氮鎳共摻雜金剛石電極具有成本低、析氫過電位高、電催化還原活性高和物理化學穩(wěn)定性好等特點。
第一方面，本發(fā)明提供了一種多孔硼氮鎳共摻雜金剛石電極，包括基底，依次設(shè)置在所述基底一側(cè)或兩側(cè)表面的硼氮鎳共摻雜的金剛石薄膜層和多晶鎳薄膜層，其中，所述金剛石薄膜層的表層設(shè)有多個納米孔，所述多晶鎳薄膜層覆蓋在未設(shè)置所述納米孔的所述金剛石薄膜層表面上。
可選地，所述多晶鎳薄膜層包括多個納米通孔，所述納米通孔與所述納米孔相貫通。
可選地，所述納米孔垂直設(shè)置在所述金剛石薄膜層的表層，所述納米孔的孔徑為100-250nm；所述金剛石薄膜層的表層的厚度與所述金剛石薄膜層的總厚度之比為1:(40-60)。
可選地，所述多個納米孔在所述金剛石薄膜層表面的總面積占有率為 20％-80％。
可選地，所述納米孔的橫截面形狀包括圓形、三角形、矩形或梯形中的一種或多種。
可選地，所述基底的材質(zhì)包括鈦、鉭、鈮、鉬、鉻、硅、石墨和碳纖維中的一種或多種。
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