[發明專利]一種錳氧化物納米電極的制備方法及其在鹽酸四環素廢水處理中的應用

在審

• 申請號: 202110885985.0
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113526623A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 肖意;安麗敏;楊曉婷;胥長清;曾秋福;蘭貴紅;劉瑩
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F101/38;C02F101/36;C02F101/34
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王攀

本發明公開了一種錳氧化物納米電極的制備方法，首先將鈦網進行預處理，然后將錳氧化物和納米石墨復合制得復合材料，最后對復合材料進行壓片并烘干，得到錳氧化物納米石墨電極。本發明通過鈦網預處理及MnOx/nano?G復合材料相結合的方法制備的錳氧化物陰極結構性質穩定，且原料用料少，所用試劑方便易得，且該復合電極處理含鹽酸四環素廢水降解率高，可用于多種抗生素的降解，不產生二次污染，可重復使用。

技術領域

本發明涉及廢水處理技術領域，更具體的說是涉及一種錳氧化物納米電極的制備方法及其在鹽酸四環素廢水處理中的應用。

背景技術

全球抗生素濫用導致水體中各種抗生素濃度的激增，直接危害著人類的健康和生態環境的安全，而傳統的廢水處理技術難以有效去除水體中的抗生素，因此尋求快速、經濟的技術來降解抗生系廢水是本領域亟待解決的問題。電化學高級氧化技術由于具有效率高、成本低、適應性強、清潔安全等突出優點而被廣泛應用，是去除水體中抗生素較理想的技術，而電極作為電化學體系的核心，開發高效能的電極是研究關鍵。

石墨烯摻雜Ti/SnO₂-Sb電極研究著眼于較高性能電極的制備，其結構決定著比表面積和導電性的表征，與裸玻碳電極相比，石墨烯修飾后的電極具有更高的電催化活性，對鹽酸四環素降解效果更好，石墨烯的引入同時保證了三維碳導電網絡優異的電子導電性能，使電極具有較高的可逆比容量、優異的循環性能和良好的速率性能；Ti/SnO₂-Sb-Ni電極具有較好的表面結構，可以說明石墨烯摻雜Ti/SnO₂-Sb電極穩定性較好，Ti/SnO₂-Sb-Ni電極形成了具有高指數的SnO₂晶面，具有良好的催化活性。

因此，如何提供一種錳氧化物納米電極并將其應用于鹽酸四環素廢水處理中是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明基于電化學高級氧化技術的原理，提供了一種錳氧化物納米電極的制備方法，并將其用于處理鹽酸四環素廢水，同時利用錳的催化作用促進陰極氧化還原生成過氧化氫和強氧化性的自由基反應，提高電極氧化效率、降低能耗。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種錳氧化物納米電極的制備方法，包括以下步驟：

(1)MnOx/nano-G復合材料的制備：將乙酸錳溶解于去離子水中，在攪拌狀態下依次加入聚乙二醇、nano-G納米石墨烯進行充分混合，然后加入高錳酸鉀溶液得到混合液，將混合液在80℃下加熱30min后進行過濾、洗滌、干燥、煅燒，得到制備電極的MnOx/nano-G復合材料；

(2)MnOx/nano-G電極的制備：將MnOx/nano-G復合材料與聚四氟乙烯、無水乙醇混合均勻，加熱得到糊狀的復合物，將復合物用壓片機壓縮到鈦網上，加熱煮沸60min，取出后干燥即得MnOx/nano-G電極。

優選的，在上述一種錳氧化物納米電極的制備方法中，步驟(1)中乙酸錳與去離子水的質量比為(0.04-1)g：1mL；乙酸錳與聚乙二醇的質量比為1：(83-100)；乙酸錳與納米石墨烯的質量比為1：(1-5)；乙酸錳與高錳酸鉀的質量比為1：(1-5)。

上述技術方案的有益效果是：乙酸錳與高錳酸鉀摩爾比低時，MnOx含量少，比表面積小，反應活性位點少，電催化活性低；乙酸錳與高錳酸鉀摩爾比高時，雖然MnOx含量比MnOx/Nano-G多，但其越多越容易發生MnOx團聚，使得MnOx/Nano-G的比表面積和反應活性位點減少，陰極表面傳質受到限制，從而降低擴散氧分子的活性，使·OH和·O^2-生成數量減少，最終使電催化活性降低。

優選的，在上述一種錳氧化物納米電極的制備方法中，步驟(1)中所述干燥溫度為100℃，干燥時間為8h-12h。