[發明專利]管垢電化學研究用的工作電極、其制備方法和電化學裝置

在審

• 申請號: 202210554106.0
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN115201291A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 陳超;趙律童;劉迪波;汪雋;林朋飛;張曉健;張肖錦;顧吉榮
• 申請（專利權）人: 清華蘇州環境創新研究院;蘇州礪者行環境科技有限公司
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/48
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

1.一種管垢電化學研究用的工作電極，其特征在于，包括惰性鉑片電極，所述惰性鉑片電極的至少一側表面設有管垢層，所述管垢層含有實際鐵質管垢或者至少一種鐵質管垢組分物，所述管垢層還含有石墨和粘結劑。

2.根據權利要求1所述的管垢電化學研究用的工作電極，其特征在于，所述鐵質管垢組分物包括Fe₃O₄、α-FeOOH、γ-FeOOH、α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃，所述管垢層含有Fe₃O₄、α-FeOOH、γ-FeOOH、α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃中至少一種；所述粘結劑為全氟磺酸基聚合物。

3.根據權利要求1所述的管垢電化學研究用的工作電極，其特征在于，所述惰性鉑片電極的厚度為0.20mm，所述管垢層的厚度為0.05mm。

4.一種如權利要求1所述的管垢電化學研究用的工作電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、取一定質量的鐵質管垢粉末或者含有至少一種鐵質管垢組分物的鐵質管垢模擬粉末作為基礎粉末，將基礎粉末與石墨粉末在無水乙醇中混合，攪拌至混合均勻，然后加入粘結劑溶液，繼續攪拌均勻，得到涂布用懸濁液；

S2、將涂布用懸濁液均勻涂布在惰性鉑片電極上，使其完全覆蓋惰性鉑片電極的至少一側表面，涂布后的電極表面也保持平整；

S3、將涂布好的電極置于陰涼處自然風干，得到電化學裝置用工作電極。

5.根據權利要求4所述的管垢電化學研究用的工作電極的制備方法，其特征在于，所述鐵質管垢粉末的制備過程如下：將鐵質管材上的鐵質管垢從管壁上剝離，小心沖洗以除去表面松散附著的沉積物，然后烘干、研磨，所述鐵質管垢粉末需研細至能過300目篩。

6.根據權利要求4所述的管垢電化學研究用的工作電極的制備方法，其特征在于，所述鐵質管垢模擬粉末為Fe₃O₄、α-FeOOH、γ-FeOOH、α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃的一種或幾種的混合物，所述鐵質管垢模擬粉末需研細至能過300目篩。

7.根據權利要求4所述的管垢電化學研究用的工作電極的制備方法，其特征在于，所述粘結劑溶液為全氟磺酸基聚合物溶液，所述全氟磺酸基聚合物溶液的質量分數為5％、10％或20％。

8.根據權利要求7所述的管垢電化學研究用的工作電極的制備方法，其特征在于，所述基礎粉末與所述石墨粉末的質量比為1:0.5-2，所述全氟磺酸基聚合物溶液和無水乙醇的體積比為1:100，每毫升無水乙醇對應的基礎粉末的用量為0.02g/mL。

9.一種電化學裝置，其特征在于，所述電化學裝置為三電極體系的電化學裝置，包括如權利要求1所述的工作電極，還包括惰性鉑片輔助電極、Ag/AgCl參比電極、反應容器和電化學工作站，所述反應容器中裝有電解質溶液，所述工作電極、所述惰性鉑片輔助電極和所述Ag/AgCl參比電極均通過導線與所述電化學工作站相連，所述電化學工作站還與信號接收處理系統相連。

10.根據權利要求9所述的電化學裝置，其特征在于，所述電解質溶液為自來水、氯化物溶液、硫酸鹽溶液和硝酸鹽溶液中的一種，所述氯化物溶液、硫酸鹽溶液、硝酸鹽溶液的濃度為0.1-50mmol/L。