[發(fā)明專利]一種納米氧化亞鈦催化電極材料及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011237288.6 | 申請日： | 2020-11-09 |
| 公開（公告）號： | CN112340817B | 公開（公告）日： | 2022-11-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 喬啟成;吳子豹;顧曉麗;王立章;施桃紅;宋思楊 | 申請（專利權(quán)）人： | 南通科技職業(yè)學(xué)院;南通斐騰新材料科技有限公司 |
| 主分類號： | C02F1/461 | 分類號： | C02F1/461;C23C14/35;C23C14/14;C23C14/08;C01G23/04;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 北京科家知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427 | 代理人： | 徐思波 |
| 地址： | 226000 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 納米 氧化 催化 電極 材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供一種納米氧化亞鈦催化電極材料及其制備方法，納米氧化亞鈦催化電極材料包括基體、過渡層和表面層，所述過渡層磁控濺射于基體的外側(cè)，所述表面層印刷于過渡層的表面，所述表面層為納米氧化亞鈦層。氧化亞鈦粉體制備采用熔鹽合成法，電極材料制備方法綜合采用納米分散、真空濺射、絲網(wǎng)印刷等技術(shù)，制備出高純度、高穩(wěn)定性納米Ti4O7催化電極材料，表面氧化亞鈦純度高，無任何其他粘結(jié)劑，納米氧化亞鈦的分散度高，膜厚可控，通過真空濺射Ti/TiO2層為過渡層，獲得良好的結(jié)合力。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)、材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米氧化亞鈦催化電極材料及其制備方法。
背景技術(shù)
亞氧化鈦（Ti4O7）呈現(xiàn)出較強(qiáng)的導(dǎo)電性能，具有比BDD電極還高的析氧過電位（+2.6V vs SHE），具有較強(qiáng)的電極穩(wěn)定性（強(qiáng)化壽命實驗達(dá)350h），滿足電催化氧化電極材料的特性需求，因此，亞氧化鈦材料近年來被有些學(xué)者引入電化學(xué)水處理技術(shù)領(lǐng)域，取得了較好的效果。
目前，基于Ti4O7粉末，有研究者采用粘結(jié)劑壓塊制成電極材料，然而粘結(jié)劑的加入往往會導(dǎo)致電極導(dǎo)電性能降低；有研究者采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)直接將Ti4O7粉末燒結(jié)成塊體電極材料，但放電等離子燒結(jié)技術(shù)成本高以及乙腈溶液具有劇毒特性；有研究者采用等離子噴涂法將Ti4O7粉末噴涂在經(jīng)預(yù)處理后的基體材料上制備Ti4O7電極，但存在設(shè)備造價昂貴、基體高溫下易變形、噴涂粉末用量大等缺點，使得上述三項技術(shù)難以在實際中應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種納米氧化亞鈦催化電極材料及其制備方法，綜合采用納米分散、真空濺射、絲網(wǎng)印刷等技術(shù)，制備出高純度、高穩(wěn)定性Ti4O7電極材料，可有效用于電催化水處理技術(shù)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供一種納米氧化亞鈦催化電極材料，包括基體、過渡層和表面層，所述過渡層磁控濺射于基體的外側(cè)，所述表面層印刷于過渡層的表面，所述表面層為納米氧化亞鈦層。
優(yōu)選的，所述基體選用鈦基金屬材料，比如鈦基金屬片或鈦基金屬網(wǎng)，但不僅限于Ti基材料，也可以是其他金屬導(dǎo)電材料。所述過渡層為Ti/TiO2層。
進(jìn)一步，所述Ti/TiO2層由納米金屬鈦層外側(cè)磁控濺射納米氧化鈦層而成。
本發(fā)明還提供一種納米氧化亞鈦催化電極材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）將制備好的納米氧化亞鈦（D90為50nm）分散在水里，添加納米分散劑PVP，通過細(xì)胞超聲分散機(jī)，將團(tuán)聚的納米氧化亞鈦利用PVP將其包覆，形成穩(wěn)定的納米氧化亞鈦漿料；
（2）將鈦基金屬材料，經(jīng)噴砂后除去表面毛刺及油污，再經(jīng)真空等離子輝光清洗，并經(jīng)中頻磁控濺射一層納米金屬鈦層，再磁控濺射一層納米氧化鈦層，獲得預(yù)處理的電極載體；
（3）通過絲網(wǎng)印刷工藝將步驟（1）得到的納米氧化亞鈦漿料印制在步驟（2）中預(yù)處理的電極載體表面；
（4）將步驟（3）中印好納米氧化亞鈦的電極，經(jīng)110℃烘干1小時，再在高溫400℃氬氣保護(hù)的條件下燒結(jié)4小時，經(jīng)6~12小時冷卻后50℃出爐，獲得納米氧化亞鈦催化電極材料。
其中，步驟（1）中納米氧化亞鈦的制備包括如下步驟：
（1-1）將納米TiO2粉末與活性炭粉末按質(zhì)量比4:1混合，再稱取相同質(zhì)量的無機(jī)鹽（NaCl、KCl或LiCl等），充分混合；
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