[發(fā)明專利]一種高效長(zhǎng)壽命的銻摻雜氧化錫電極的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811034971.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN109264829B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成少安;孫怡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B11/06
• 分類號(hào): C25B11/06;C02F1/461;C02F1/467;C02F101/30
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發(fā)明涉及材料制備和水處理技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種高效長(zhǎng)壽命的銻摻雜氧化錫電極的制備方法。包括：取SnCl₄、SbCl₃、HCl和表面活性劑的醇溶液作為溶劑熱反應(yīng)液，將泡沫鈦基體材料浸沒在溶劑熱反應(yīng)液中，超聲處理后在170～220℃保溫反應(yīng)；反應(yīng)后在450～650℃條件下保溫，冷卻得泡沫鈦基底銻摻雜氧化錫電極。該方法是基于溶劑熱反應(yīng)在泡沫鈦基底的內(nèi)外部修飾銻摻雜氧化錫電極，通過控制反應(yīng)參數(shù)以獲得不同催化劑修飾量、尺寸和分布及形貌。本發(fā)明在多孔泡沫鈦基體材料的內(nèi)部和外部同時(shí)均勻、密集負(fù)載銻摻雜氧化錫顆粒，制備電極擁有優(yōu)異的污染物降解能力和長(zhǎng)久的壽命。能夠方便調(diào)控催化劑的修適量和催化劑的尺寸，操作簡(jiǎn)單、易于調(diào)控、制備過程低能耗、低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)氧化陽(yáng)極材料的制備技術(shù)，該陽(yáng)極材料主要應(yīng)用于電化學(xué)高級(jí)氧化系統(tǒng)處理難降解有機(jī)污水，屬于材料制備和水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

難降解有機(jī)廢水因其高毒性、高危害性、難降解性，成為水處理領(lǐng)域的難題之一。電化學(xué)高級(jí)氧化技術(shù)能夠在較低的電勢(shì)條件下，通過陽(yáng)極表面電催化反應(yīng)產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基等物質(zhì)，利用自由基與難降解有機(jī)污染物反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)污染物脫除；處理過程不需要額外添加化學(xué)藥品、反應(yīng)條件溫和；具有高效、低成本、操作簡(jiǎn)單、易于擴(kuò)大化等優(yōu)點(diǎn)，在難降解有機(jī)廢水處理領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用前景。

電極材料直接影響電化學(xué)氧化技術(shù)處理效果。目前常用的電極材料包括Ti/RuO₂、Ti/IrO₂、碳材料電極、二氧化鉛(PbO₂)電極、硼摻雜金剛石薄膜電極(BDD)電極和銻摻雜氧化錫(ATO)電極等。這些材料中，Ti/RuO₂、Ti/IrO₂、碳材料電極具有低的析氧電位和自由基產(chǎn)率，污染物降解能力差。而PbO₂電極制備和使用過程會(huì)釋放Pb離子造成重金屬污染。BDD電極制備過程復(fù)雜、制備能耗高，電極成本昂貴。與這些電極相比，ATO電極具有制備過程簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、低毒性等優(yōu)點(diǎn)，然而傳統(tǒng)方法制備的ATO電極受基體材料和電極制備方法的限制，制備電極往往具有低的修飾量，造成電極壽命非常短暫，極大的限制了其實(shí)際應(yīng)用。

傳統(tǒng)的ATO電極主要采用浸漬法、溶液-凝膠法和電沉積法在Ti片或者Ti網(wǎng)基底上修飾銻摻雜氧化錫催化劑。其中，浸漬法和溶液-凝膠法在制備過程中需要反復(fù)經(jīng)過涂敷-烘干-高溫灼燒過程，電極制備效率低、能耗高、過程繁瑣；加熱和灼燒過程中由于溶劑蒸發(fā)，電極表面會(huì)形成“皸裂”結(jié)構(gòu)，加劇催化劑的溶解和脫落，影響電極使用壽命。當(dāng)提高催化劑的修飾量，一方面電極的制備時(shí)間和能耗會(huì)成倍增加；另一方面，電極表面的不均勻性加劇，造成鍍層脫落等現(xiàn)象。而對(duì)于電沉積法制備ATO電極，修飾層與基底材料結(jié)合較差，隨著修飾量的提高，在制備和使用過程中，催化層會(huì)非常容易脫落，另一方面也會(huì)使得電極導(dǎo)電性變差，電極性能下降，因此不適用于制備高修飾量ATO電極。

溶劑熱反應(yīng)修飾方法作為一種新興材料制備方法，具有操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、條件溫和、制備產(chǎn)物分散性好、結(jié)晶度高、粒度可控等優(yōu)勢(shì)。而富含微米孔的泡沫鈦材料與傳統(tǒng)鈦片或鈦網(wǎng)材料相比，其具有高比表面積，內(nèi)部和外部均能夠?yàn)榇呋瘎┨峁└街鴪?chǎng)所，因此是一種合適的銻摻雜氧化錫電極的基底材料。本發(fā)明方法，基于溶劑熱反應(yīng)修飾方法，在泡沫鈦基體材料表面和內(nèi)部均勻、密集負(fù)載ATO催化劑，制備出一種性能高效、壽命長(zhǎng)久、成本低廉的電極材料；通過控制溶劑熱反應(yīng)液濃度和成分、反應(yīng)溫度和時(shí)間等，能夠方便調(diào)控催化劑的修飾量、尺寸和分布形貌等。本發(fā)明方法制備過程簡(jiǎn)單、制備成本低，制備過程低污染，可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)高效長(zhǎng)壽命的電化學(xué)氧化電極。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有制備技術(shù)的不足，提供一種以泡沫鈦為基體材料的高效長(zhǎng)壽命銻摻雜氧化錫電極的制備方法。

為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：