[發明專利]一種新型鈦基氧化錫陽電極及其制備方法

在審

• 申請號: 201810691711.6
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN110655150A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 周檢
• 申請（專利權）人: 杭州睿清環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;C02F101/30
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種新型鈦基氧化錫陽電極及其制備方法。利用制造鎳、銅共摻雜氧化錫涂層對鈦基氧化錫陽電極的化學穩定性質進行改良，構建多層鎳、銅共摻雜氧化錫涂層和銻摻雜氧化錫涂層，在保證了氧化錫陽電極的高析氧電位的同時，大幅度延長了鈦基氧化錫陽電極的使用壽命，實現了該新型氧化錫陽電極的析氧電位在2.0 V以上（參比氯化銀參比電極）和強化壽命在20個小時以上。電極制備工藝簡單，成本低，設備要求低，操作易于控制，易于工業化大規模生產。

技術領域

本發明屬于電化學催化氧化處理工業有機廢水的陽電極領域，涉及一種新型鈦基氧化錫陽電極及其制備方法。

背景技術

工業有機廢水污染問題日益嚴重，尤其是水中含有的有毒有害有機物，如酚類、苯類、多環芳烴類等，都具有致癌，致畸危害的有機物，直接威脅著我國人民的身體健康。電化學催化氧化處理有機廢水因能夠有效地降解高濃度、微生物難降解的有毒有害有機物且不產生二次污染而被認為是最有前途的工業有機廢水處理工藝。陽電極的種類決定了電化學催化氧化處理工業有機廢水技術，包括有機物的降解效率和有機物副產物的形成等。鈦基氧化錫陽電極因價格低廉，高COD去除率和電流效率成為了最有潛力的陽電極。然而非常短的使用壽命限制了鈦基氧化錫陽電極的商業化發展。盡管通過Ir、Ru等貴金屬元素摻雜，能夠在很大程度上提高氧化錫陽電極的使用壽命，但是這些貴金屬元素摻雜不僅增加了氧化錫陽電極的制造成本，而且還大幅度地降低了氧化錫陽電極的析氧電位等電催化性質。這些缺陷都導致了Ir、Ru等貴金屬元素摻雜的氧化錫陽電極都不適合大規模應用在污水處理行業。

發明內容

本發明的目的是針對現有的鈦基氧化錫陽電極使用壽命低這一問題，提供一種非貴金屬元素摻雜，實現延長鈦基氧化錫陽電極的使用壽命。該陽電極是在鈦基體上沉積鎳、銅共摻和銻摻雜氧化錫涂層而制備得到。通過進行鎳、銅、銻元素摻雜而對氧化錫化學穩定性質進行改良，從而得到了在具有2.0 V高析氧電位（參比氯化銀參比電極）的同時還具有很長使用壽命的新型鈦基氧化錫陽電極。

本發明的一種新型鈦基氧化錫陽電極，其構造為第一層是鈦基底，第二層是鎳、銅共摻雜氧化錫涂層和第三層為銻摻雜氧化錫涂層。

所述的鈦基體是一切規格的鈦金屬，如鈦箔、鈦板、鈦網及鈦合金等；

所述的鈦基體可以是任意幾何形狀，如方型，圓柱型和多孔型等；

所述的鎳、銅共摻雜氧化錫涂層和銻摻雜氧化錫涂層是晶態的涂層；

所述的鎳、銅共摻雜氧化錫涂層的厚度在5-10 μm；

所述的銻摻雜氧化錫涂層的厚度都在20 μm以上；

所述的鎳、銅共摻雜氧化錫涂層中的鎳、銅摻雜濃度（mol%）在3%-20%。

本發明的另一目的是提供上述新型鈦基氧化錫陽電極的制備方法，該方法包括以下步驟：

1）將鈦基體作為鎳、銅共摻雜氧化錫涂層和銻摻雜氧化錫涂層的支撐材料；對鈦基體表面的油漬等有機污染物以及二氧化鈦膜進行去除，最后依次用酒精，去離子水清洗后，快速用氮氣吹干，待用；

2）配制同時含有錫、鎳、銅的前軀體溶液和同時含錫、銻的前軀體溶液；

3）將同時含有錫、鎳、銅的前軀體溶液在鈦基體表面進行涂敷，對其進行烘干、煅燒，并重復多次，得到鈦基鎳、銅共摻雜氧化錫涂層；

4）將含有錫、銻的前軀體溶液在上述的鈦基鎳、銅共摻雜氧化錫涂層上進行涂敷，并對其進行烘干、煅燒，并重復多次，最終得到長壽命的新型鈦基氧化錫陽電極。

所述的鈦基體表面有機物的去除，采用有機溶劑或者堿液進行去除，如酒精，氫氧化鈉等；

所述的鈦基體表面二氧化鈦膜的去除，采用酸對鈦基體腐蝕進行去除，如鹽酸，草酸等；