[發明專利]一種鎳摻雜二氧化鈦納米管修飾錫銻電極及其制備方法

在審

• 申請號: 202010107168.8
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111334837A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 臧國龍;胡闖;劉琦
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;C25D9/08;B82Y40/00;C02F1/461
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發明公開一種鎳摻雜二氧化鈦納米管修飾錫銻電極，由氧化錫銻表面涂層和具有納米管結構的鎳鈦合金基底構成，所述鎳鈦合金基底在經過陽極氧化后，在其表面形成鎳摻雜的二氧化鈦納米管陣列，隨后在基體上通過直流電沉積法及升溫退火活化法形成氧化錫銻表面涂層，該氧化錫銻表面涂層即為氧化錫銻催化層。還公開了該電極的制備方法，主要步驟有：合金基體的預處理、納米管陣列的制備和直流電沉積法負載表面氧化錫銻涂層。減小了電極的阻抗，同時使電極的電催化能力增強，有利于規模化生產中的能耗控制和效率保障。

技術領域

本發明涉及電催化電極及其制備方法，更加具體地說，特別涉及一種鎳摻雜二氧化鈦納米管修飾錫銻電極及其制備方法。

背景技術

由于人類社會的快速發展，出現了一系列新興難降解污染物造成了諸多問題，對人類健康和生態系統提出了巨大挑戰，以·OH為基礎的多種高級氧化法均可有效處理難降解污染物，其中電化學氧化法比一般的化學氧化法具有更強的氧化能力，且不用添加其它化學藥劑，因此具有了其獨特的優越性。電催化氧化主要通過陽極來實現氧化能力，因此開發新型高效的電催化電極成為了研究熱點。

相比較而言，SnO₂電極析氧電位高且SnO₂成本較低，非常適合作為陽極氧化分解有機污染物。但其同樣存在著壽命短的問題，催化活性有待進一步提高。目前研究最多的是基體的微觀結構設計，因為其能夠有效的改善催化電極的綜合性能，但限于材料本身的特性及現存的電極制備工藝，可供選擇的電極材料及微觀結構設計的研究對象都僅局限于TiO₂-NTs。雖然其能有效提升電極的析氧電位和強化壽命等性能，但存在著導電性差的嚴重缺陷。目前電極研發方面的研究多集中于催化層及中間層的改進，關于基底方面的研究較少，因此本發明首次提出一種鎳摻雜二氧化鈦納米管修飾錫銻電極及其制備方法，改善基底的導電性和電極的電催化性能。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種鎳摻雜二氧化鈦納米管修飾錫銻電極及其制備方法。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：一種鎳摻雜二氧化鈦納米管修飾錫銻電極，由氧化錫銻表面涂層和具有納米管結構的鎳鈦合金基底構成，所述鎳鈦合金基底在經過陽極氧化后，在其表面形成鎳摻雜的二氧化鈦納米管陣列，隨后在基體上通過直流電沉積法及升溫退火活化法形成氧化錫銻表面涂層，該氧化錫銻表面涂層即為氧化錫銻催化層。

所述鎳摻雜的二氧化鈦納米管陣列，其表面由直徑平均為80-100nm的納米管組成，納米管長度范圍在6±1μm。

本發明的第二個目的是一種鎳摻雜二氧化鈦納米管修飾錫銻電極的制備方法，制備按照下述步驟進行：

步驟1)合金基體的預處理：首先用線切割得到所需的鎳鈦合金基底，用砂紙打磨除去表面的氧化物；然后用堿液在高溫下對合金基體進行除油；接著用酸液在微沸溫度下對合金基體進行酸刻蝕；最后將基體用去離子水超聲洗凈，封存于95％乙醇溶液中備用；

在步驟1)中，鎳鈦合金基底的合金質量比例為Ni：Ti＝1:99與Ni：Ti＝2:98之間；

在步驟1)中，堿洗除油時堿液為5-10wt％的NaOH溶液，堿洗溫度為90-94℃，堿洗時間為2-3h，酸刻蝕時酸液為10-15wt％草酸溶液，酸刻蝕溫度為97-100℃；

步驟2)納米管陣列的制備：采用陽極氧化法，預處理電極為工作電極，不銹鋼電極為對電極，以乙二醇、H₂O、NH₄F混合液為電解液，在恒電壓下陽極氧化，并不斷攪拌溶液使其均勻，氧化后得到初始非晶態納米管，最后在高溫退火得到穩定的納米管陣列；

在步驟2)中，電解液為96-98vol％乙二醇，2-4vol％H₂O，0.5-1wt％NH₄F的混合溶液；