[發(fā)明專利]光電陰極、其制備方法及去除水中含有的氯乙酸的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911157691.5 | 申請日： | 2019-11-22 |
| 公開（公告）號： | CN111137954B | 公開（公告）日： | 2021-08-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張弓;張軍;劉會娟;吉慶華;曲久輝 | 申請（專利權(quán)）人： | 清華大學(xué) |
| 主分類號： | C02F1/467 | 分類號： | C02F1/467;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/36 |
| 代理公司： | 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262 | 代理人： | 艾娟;張奎燕 |
| 地址： | 10008*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 光電 陰極 制備 方法 去除 水中 有的 乙酸 | ||
本申請公開了一種光電陰極、其制備方法及去除水中含有的氯乙酸的方法。該光電陰極為金屬鈀負(fù)載的Cu/Cu2O/CuO/Pd電極，通過煅燒耦合電沉積法制備得到。采用金屬鈀負(fù)載的Cu/Cu2O/CuO/Pd光電陰極對含有氯乙酸的水進(jìn)行光電催化處理，以去除水中含有的氯乙酸。該去除水中含有的氯乙酸的方法，操作過程簡單，材料價(jià)格低廉，處理成本低，催化性能較高，穩(wěn)定性好，可應(yīng)用于含氯乙酸廢水尾水的深度處理工程技術(shù)。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及但不限于水處理領(lǐng)域，具體地，涉及但不限于一種光電陰極、其制備方法及去除水中含有的氯乙酸的方法。
背景技術(shù)
氯乙酸是常見的飲用水消毒副產(chǎn)物，主要包括一氯乙酸、二氯乙酸及三氯乙酸。氯乙酸對人類健康有極其不利的影響，特別是其致癌性及生殖毒性。氯乙酸可使人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)衰退，并且還會影響肝、腎的能，已在動物試驗(yàn)中證明具有致突變性和致癌性，有些還有致畸性和神經(jīng)毒性作用。美國環(huán)保署(USEPA)規(guī)定氯乙酸類在飲用水中的最大允許濃度應(yīng)低于60μg/L。
目前水中氯乙酸去除技術(shù)主要有絮凝法、離子交換法、氧化法、生物法及電化學(xué)還原法等。其中，電化學(xué)還原法具有反應(yīng)速率快、條件溫和、無需添加有毒化學(xué)試劑且不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)，從而受到大眾的青睞，更重要的是電化學(xué)還原法還可以實(shí)現(xiàn)化合物中鹵素原子的選擇性去除。電化學(xué)還原法的處理機(jī)制包括直接還原與間接還原，直接還原通過陰極直接電子轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)，間接還原通過加氫(H*)還原過程實(shí)現(xiàn)。金屬鈀(Pd)催化劑因優(yōu)越的產(chǎn)氫、固氫特性可有效提高間接還原作用而被廣泛應(yīng)用于電催化還原體系。然而，由于缺乏有效的電極-水界面活性物種表征手段，關(guān)于電化學(xué)還原機(jī)制的研究，尤其是間接還原機(jī)制，目前尚停留在推斷層面。電還原過程中原子H*的原位產(chǎn)生和作用機(jī)制尚不清晰，使原子氫的有效調(diào)控更加難以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，傳統(tǒng)的電化學(xué)加氫還原通常在氮?dú)獾榷栊苑諊鷹l件下進(jìn)行，極大地增加了去除成本。
發(fā)明內(nèi)容
以下是對本文詳細(xì)描述的主題的概述。本概述并非是為了限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
本申請?zhí)峁┝艘环N光電陰極，所述光電陰極為金屬鈀負(fù)載的Cu/Cu2O/CuO/Pd電極。
在一些實(shí)施方式中，所述光電陰極可以為納米陣列結(jié)構(gòu)。
在一些實(shí)施方式中，所述光電陰極可以包括：Cu基底，覆蓋在Cu基底上的Cu2O層，形成在Cu2O層上的CuO納米棒陣列，負(fù)載在CuO納米棒上的Pd納米顆粒。
在一些實(shí)施方式中，Pd納米顆粒尺寸可以為2nm～8nm。例如，可以為3nm、4nm、5nm、6nm、7nm等。
本申請還提供了一種制備如上所述的光電陰極的方法，所述方法為煅燒耦合電沉積法。
在一些實(shí)施方式中，煅燒耦合電沉積法可以包括如下步驟：對Cu片進(jìn)行煅燒；將煅燒后的Cu片在含鈀溶液中進(jìn)行電沉積。
在一些實(shí)施方式中，可以在300℃～550℃范圍內(nèi)對Cu片煅燒1h～4h。例如，可以在350℃、400℃、450℃、500℃等進(jìn)行煅燒；可以煅燒1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h等。
在一些實(shí)施方式中，煅燒可以為二次煅燒。
在一些實(shí)施方式中，可以在300℃～350℃范圍內(nèi)對Cu片煅燒1h～2h，然后在500℃～550℃范圍內(nèi)繼續(xù)煅燒1h～2h。例如，可以先在310℃、320℃、330℃、340℃等進(jìn)行煅燒，可以煅燒1.2h、1.5h、1.8h等；然后在510℃、520℃、530℃、540℃等進(jìn)行煅燒，可以煅燒1.2h、1.5h、1.8h等。
在一些實(shí)施方式中，電沉積可以在鈀含量為0.05g/L～0.1g/L的含鈀溶液中進(jìn)行；例如，鈀含量可以為0.06g/L、0.07g/L、0.08g/L、0.09g/L等。
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