申请日2014.11.10
公开(公告)日2015.05.06
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明涉及一种Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法。该方法包括以下步骤：Ti基体预处理步骤、Ebonex中间层制备步骤及Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，其中，所述Ti基体预处理步骤，采用300～500目的金刚砂进行喷砂处理;Ebonex中间层制备步骤，在保护气氛下，将亚氧化钛粉末以等离子喷涂的方式制备;Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，在所述制备的Ti/Ebonex电极为基体电极，通过电沉积得到。通过以上方法制备的Ti/Ebonex/PbO2电极具有极其优良的稳定性和优异的电催化活性。
权利要求书
1.一种Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，该方法包括以下步骤： Ti基体预处理步骤、Ebonex中间层制备步骤及Ti/Ebonex/PbO2电极制 备步骤，其中，所述Ti基体预处理步骤，采用300～500目的金刚砂进 行喷砂处理;所述Ebonex中间层制备步骤，在保护气氛下，将亚氧化 钛粉末以等离子喷涂的方式制备;所述Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤， 在所述制备的Ti/Ebonex电极为基体电极，通过电沉积得到。
2.根据权利要求1所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，其特 征在于，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述的保护气氛为还原性或 惰性保护气氛。
3.根据权利要求2所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，其特 征在于，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述还原性或惰性保护气氛 选自氦气、氮气、氩气或氢气。
4.根据权利要求1所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，其特 征在于，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述亚氧化钛粉末为化学式 TinO2n-1所示出的化合物或者以化学式TinO2n-1所示出的化合物为主要 成份的混合物，其中，n选自3 5.根据权利要4所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，其特征 在于，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述亚氧化钛粉末为Ti4O7或 Ti5O9，或者，以Ti4O7或Ti5O9为主要成分的混合物。 6.根据权利要求1所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，其特 征在于，在所述电沉积步骤中，电沉积液配方为：200mg L-1Pb(NO3)2; 0.5mg L-1NaF;0.1mmol L-1HNO3。 7.根据权利要求1所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，其特 征在于，在所述电沉积步骤中，电沉积参数为：沉积电流为200Am-2， 电极间距为1～3cm。 8.一种Ti/Ebonex/PbO2电极，其特征在于，按照权利要求1～7中 任一项所述的制备方法制备得到。 9.根据权利要求8所述的Ti/Ebonex/PbO2电极，其特征在于，所 述亚氧化钛层厚度为200μm。 10.一种污水深度处理方法，其特征在于，采用权利要求8或9 所述的Ti/Ebonex/PbO2电极为阳极进行电解。 说明书 用于污水深度处理的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法 技术领域 本发明涉及一种用于污水深度处理的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备 方法，采用Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法制备得到的Ti/Ebonex/PbO2电极，使用Ti/Ebonex/PbO2电极进行污水深度处理的方法，属于水处 理电化学领域。 背景技术 随着现代农业的发展，农药的需求逐渐增加。现代农药品种繁多， 但生产农药的过程产生了大量的工业废水。农药废水水质复杂，其主 要特点是：1)污染物浓度较高，COD(化学需氧量)可达每升数万毫克; 2)毒性大，废水中除含有农药和中间体外，还含有酚、砷、汞等有毒物 质以及许多生物难以降解的物质;3)有恶臭，对人的呼吸道和粘膜有刺 激性;4)水质、水量不稳定。因此，农药废水对环境的污染非常严重。 农药废水处理的目的是降低农药生产废水中污染物浓度，提高回收利 用率，力求达到无害化，不过处理技术尚不完善。常用的方法很多， 包括生化法、吸附法、萃取法、液膜分离法和氧化法等。 电催化氧化法能够提高废水的可生化性、可将有毒害的有机物转 化为低毒无害的物质，同时还具有操作简单、反应条件温和、无二次 污染等优点，因此电催化氧化法具有很好的应用前景。利用电催化氧 化法降解有机污染物的核心问题之一就是制备高性能的电极材料，尤 其是开发具有催化活性高、导电性好、稳定性强的阳极材料。研究能 满足工业生产的阳极材料一直是人们关注的课题。经过长期研究发现， 钛基二氧化铅电极化学稳定性及导电性能好，析氧过电位较高，是一 种性能良好、价格便宜的不溶性阳极材料。由于金属钛耐腐蚀、质量 轻、强度大，并且钛的热膨胀率与二氧化铅的热膨胀率接近，有利于 解决由温度变化引起的电沉积层脱落问题。 钛基二氧化铅电极失效的一个主要原因是电解过程中产生的新生 态氧原子扩散到钛基体表面形成TiO2绝缘层，容易导致表面活性层脱 落。因此，在钛基体和表层活性层之间设计一层中间过渡层，防止TiO2绝缘层的形成，从而增加电极的稳定性和延长寿命。中间层应该具备 三个基本条件：1)能够与钛基体和活性层紧密结合;2)耐强酸腐蚀及抵 抗新生态氧侵蚀;3)良好的导电性。贵金属Pt、Pd及Ag等作为中间 层电极的稳定性明显提高，但是贵金属价格高昂，限制了其工业化应 用。因此，以贱金属氧化物作为中间层更有实际应用价值，吸引了研 究者们的关注。目前，以类中间层的研究已经取得不少成果，其中研 究最广泛为SnO2-Sb中间层。SnO2与TiO2和β-PbO2都属于金红石型 晶系，其晶胞尺寸处于TiO2和β-PbO2之间。因此，以SnO2作为中间 过渡层具有两方面的优点：1)SnO2可降低TiO2和β-PbO2之间由于晶格 不匹配产生的内应力;2)SnO2易与TiO2形成固溶体，从而阻止TiO2绝 缘层的形成。然而，SnO2-Sb层主要通过溶胶-凝胶工艺制备，需要反 复培烧，工艺繁琐，且容易出现不均匀现象，不利于于工业大规模生 产。 发明内容 本发明的目的在于提供一种Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，该 方法包括以下步骤：Ti基体预处理步骤、Ebonex中间层制备步骤及 Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，其中，所述Ti基体预处理步骤，采用 300～500目的金刚砂进行喷砂处理;所述Ebonex中间层制备步骤，在 保护气氛下，将亚氧化钛粉末以等离子喷涂的方式制备;所述 Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，在所述制备的Ti/Ebonex电极为基体电 极，通过电沉积得到。 本发明所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，所述Ebonex中间 层制备步骤中，所述的保护气氛为还原性或惰性保护气氛。 本发明所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，所述Ebonex中间 层制备步骤中，所述还原性或惰性保护气氛选自氦气、氮气、氩气或 氢气。 本发明所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，所述Ebonex中间 层制备步骤中，所述亚氧化钛粉末为化学式TinO2n-1所示出的化合物或 者以化学式TinO2n-1所示出的化合物为主要成份的混合物，其中，n选 自3 本发明所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，所述Ebonex中间 层制备步骤中，所述亚氧化钛粉末为Ti4O7或Ti5O9，或者，以Ti4O7或Ti5O9为主要成分的混合物。 本发明所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，在所述电沉积步 骤中，电沉积液配方为：200mg L-1 Pb(NO3)2;0.5mg L-1 NaF;0.1mmol L-1 HNO3。 本发明所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，在所述电沉积步 骤中，电沉积参数为：沉积电流为200A m-2，电极间距为1～3cm。 本发明还提供一种Ti/Ebonex/PbO2电极，按照上述的制备方法制 备得到。 本发明所述的Ti/Ebonex/PbO2电极，所述亚氧化钛层厚度为 200μm。 本发明进一步提供一种污水深度处理方法，采用本发明所述的 Ti/Ebonex/PbO2电极为阳极进行电解。 本发明人经潜心研究，发现等离子体喷涂技术制备的Ebonex中间 层稳定，亚氧化钛粉末与Ti基本结合力较强;以Ti/Ebonex电极为基 体电极沉积得到的Ti/Ebonex/PbO2电极具有良好的稳定性和优异的催 化活性，进而，电极寿命显著提高。通过本发明制备的电极，化学稳 定性及导电性能好，析氧过电位较高，是一种性能良好、价格便宜的 不溶性阳极材料。并且钛的热膨胀率与二氧化铅的热膨胀率接近，有 利于解决由温度变化引起的电沉积层脱落问题。通过本发明的制备方 法，不需要反复培烧，工艺简单，且容易制备均匀的中间层，能够应 用于工业化的大规模生产。同时，降低农药生产废水中污染物浓度， 提高回收利用率，达到无害化。