[發明專利]一種負載鉑系金屬氧化物的鈦基中空纖維電極、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202310540082.8
• 申請日: 2023-05-12
• 公開（公告）號: CN116516386A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 陳為;王將將;馮光輝;董笑;吳鋼鋒;宋艷芳;李守杰;李桂花;魏偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: C25B11/052
• 分類號: C25B11/052;C25B11/031;C25B11/075;C25B11/091;C01G55/00;C25B3/03;C25B3/23;C25B11/063
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王歡歡

本發明提供一種負載鉑系金屬氧化物的鈦基中空纖維電極、制備方法及其應用，該電極包括鈦基中空纖維電極和鉑系金屬氧化物；鉑系金屬氧化物負載于鈦基中空纖維電極的管外壁表面，形成鉑系金屬氧化物涂層，鉑系金屬氧化物包括RuOsubgt;2/subgt;、IrOsubgt;2/subgt;中的一種或兩種的復合物。制備方法包括：S1、提供鈦基中空纖維電極；S2、將鈦基中空纖維電極多次重復浸漬于涂覆漿料中，并依次在氧化性氣體氛圍下高溫燒結。本發明中的制備方法簡便、成本低廉、易于調控，制得的電極具有良好的電催化活性，用于電催化乙烯或丙烯的氧化轉化、環氧化轉化時，實現高效的氣體供應，克服乙烯、丙烯在液相中溶解度低，無法在工程上實現應用的問題。

技術領域

本發明電化學氧化還原反應技術領域，特別是涉及一種負載鉑系金屬氧化物的鈦基中空纖維電極、制備方法及其應用。

背景技術

目前我國環氧丙烷生產工藝仍然以傳統的氯醇法、共氧化法為主。其中，傳統氯醇法生產環氧丙烷時需要消耗大量的氯氣，水資源消耗量大，并且產生大量廢水和廢渣，對環境污染較大，每生產1t環氧丙烷約產生40～50t含氯化物的皂化廢水和2～4t以上的廢渣，且廢水具有溫度高、pH值高、氯根含量高、COD含量高和懸浮物含量高的“五高”特點，難以處理；生產過程中產生的次氯酸對設備的腐蝕比較嚴重，需采用耐腐蝕材料；因此，從資源利用效率和環境保護方面而言，氯醇法不再是生產環氧丙烷的理想工藝。國外自2000年起就不再新建或者擴建氯醇法環氧丙烷生產裝置，并開始逐步淘汰該技術。傳統氯醇法因環保問題已經失去了發展動力。傳統共氧化法生產環氧丙烷工藝的聯產物多，具有工藝流程長、反應壓力高等特點，該特點決定了該工藝的設備造價高、投資費用大、公用工程消耗高。據不完全統計，對于異丁烷共氧化法工藝，每生產1t環氧丙烷，需要消耗電385kWh、循環水500t和蒸汽(4.1MPa等級)4t，而乙苯共氧化法工藝能耗則更高，每生產1t環氧丙烷，需消耗電325kWh、循環水855t和蒸汽(4.1MPa等級)12t。

DSA(Dimension?Stable?Anode)電極，又稱尺寸穩定陽極，是通過熱分解法、溶膠凝膠法和電鍍等方法在基底上涂覆金屬氧化物涂層的電極。目前常見的DSA電極涂層通常是將兩種或多種金屬氧化物進行復合，形成多元金屬氧化物涂層，多元金屬氧化物涂層不僅能夠提高電極的穩定性，而且有利于抑制電解副反應的發生。近年來，DSA電極在水體處理、化工原料制備、電鍍以及濕法冶金等方面得到廣泛的應用，其中，90％的氯堿工業利用DSA電極進行生產，與傳統電極相比，DSA電極在電催化方面的主要優勢是：①電催化活性高，具有選擇性催化能力；②電解能耗小，槽電壓低，節約電能；③電化學穩定性好，不會對電解液產生二次污染。

傳統的DSA陽極以金屬鈦板材或者金屬鈦網格作為基底，在其上負載以RuO₂為主要活性組分的鉑族金屬氧化物涂層為主。該傳統形式的DSA陽極有望在氯堿工業的基礎上用于以電化學的方式實現乙烯或丙烯的電化學環氧化，制備環氧乙烷、環氧丙烷、丙二醇、氯丙醇等化工原料。但是目前極大受限于乙烯、丙烯在液相中的極低溶解度，因而該工藝難以在工程上實現。

因此，需要提供一種針對上述現有技術不足的改進技術方案。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種負載鉑系金屬氧化物的鈦基中空纖維電極、制備方法及其應用，用于解決現有技術中DSA陽極用于以電化學方式實現乙烯或丙烯的電化學環氧化時，乙烯、丙烯在液相電解質中溶解度低，無法在工程上實現應用的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種負載鉑系金屬氧化物的鈦基中空纖維電極，所述負載鉑系金屬氧化物的鈦基中空纖維電極包括鈦基中空纖維電極和鉑系金屬氧化物；

所述鈦基中空纖維電極呈中空纖維管狀結構，所述鈦基中空纖維電極包括管內壁表面和管外壁表面；