CN102320683B - 钛基锡锑铂氧化物电极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种钛基锡锑铂氧化物电极材料及其制备方法，包括钛基体预处理、镀锡、涂覆活性层及烧结，所述活性层为锑铂涂液，所述锑铂涂液的组成为SbCl3∶H2PtCl6·6H2O∶36wt.％HCl∶正丁醇＝0.1g∶(0.01-0.03g)∶1ml∶5ml。本发明提供的钛基锡锑铂氧化物电极具有高析氧电位，适用于难降解有机废水的处理；同时该电极可以较好地催化由硫酸根(SO4 2-)生成过硫酸根(S2O8 2-)的反应，在耗电量、电解质相同的情况下，S2O8 2-的产量高于钛基锡锑(Ti/Sn-Sb)氧化物电极30-35％。

Description

钛基锡锑铂氧化物电极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电催化的氧化电极(DSA)材料，特别涉及一种表面覆盖锡锑铂涂层的钛电极材料及其制备方法。
背景技术
电催化氧化法是处理水中难降解有机物的一种有效方法，由于其具有简单、快速，可产生电吸附、电絮凝的特点而倍受人们关注。电极材料是影响电催化法处理效果的关键因素之一，Ti/Sn-Sb氧化物电极是一种具有高析氧电位，催化性能优良，导电性良好，是目前电催化氧化水处理法中一种常用的电极，适于处理有机工业废水；但其对SO4 2-生成S2O8 2-的反应没有催化作用，处理过的废水可生化性差，不适于再采用生化法进行深度处理，而采用普通的过滤和絮凝等常规方法处理也基本没有效果。因此，目前对于高浓度有机废水的处理，亟需一种具有高析氧电位，同时又对SO4 2-生成S2O8 2-的反应具有高催化作用的电极，使通过电催化氧化法处理的废水可生化性高，处理成本低，环境污染小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型电极材料的制备方法，通过电镀烧结法使钛基体完全被锡锑铂氧化物覆盖，从而使电极具有很高的电催化活性和电化学稳定性，同时降低电极的生产成本。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：本发明方法包括钛基体预处理、镀锡、涂覆活性层及烧结，其特征在于：所述活性层为锑铂涂液，所述锑铂涂液的组成为三氯化锑（SbCl3）：氯铂酸（H2PtCl6·6H2O）：36wt.%HCl：正丁醇=0.1g：（0.01-0.03g）：1ml：5ml。
制备方法包括如下步骤：
①基体处理:钛板用丙酮超声清洗，在体积分数10%的氢氟酸（HF）水溶液中刻蚀5min，以去离子水超声清洗、氮气吹干，用240目金相砂纸打磨，再次用去离子水超声清洗，氮气吹干；
②中间层镀锡
将步骤①处理好的钛板放入锡镀液中，锡板作阳极，电流密度5A·cm-2，电镀时间60min，钛板上形成锡镀层；
将镀有锡镀层的钛板涂上水，放入90℃的烘箱中烘干，再涂水、烘干，如此反复3次，钛板表面的锡（Sn）转化成氧化锡（SnO2）；
所述锡镀液组成为硫酸锡55g·L-1，硫酸100g·L-1，明胶2g·L-1，β-萘酚1g·L-1；
③活性层烧结
将锑铂涂液用毛刷均匀涂在步骤②制备的钛板上，烘干后在550℃下煅烧，再涂上锑铂涂液、烘干煅烧，如此反复3~5次，钛板表面生成致密的锡锑铂氧化物涂层；
所述锑铂涂液组成为SbCl3：H2PtCl6·6H2O：36wt.%HCl：正丁醇=0.1g：(0.01~0.03)g：1ml：5ml。
相比于现有技术，本发明的有益效果：钛基锡锑铂（Ti/Sn-Sb-Pt）氧化物电极具有高析氧电位，2.06V(vs.SHE),适用于难降解有机废水的处理；同时该电极可以较好地催化由硫酸根（SO4 2-）生成过硫酸根（S2O8 2-）的反应，在耗电量、电解质相同的情况下，S2O8 2-的产量高于钛基锡锑（Ti/Sn-Sb）氧化物电极30-35%；因此本发明的另一目的在于保护本发明方法制备的钛基锡锑铂氧化物电极材料。
本发明通过电镀烧结法使钛基体完全被锡锑铂氧化物覆盖，避免了由于钛基体裸露而产生的导电性和析氧电位下降的现象，同时由于工艺中采用了电镀法，这可以增加钛基体与锡锑铂氧化物之间的结合力，增加中间层的致密性，减少新生态的氧向电极表面的扩散，从而使电极具有很高的电催化活性和电化学稳定性；同时本发明提供的电极具有较高的析氧电位，且相比于铂电极运行成本大大降低。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
钛基锡锑铂氧化物电极材料的制备方法：
①基体处理
钛板用丙酮超声清洗，在体积分数10%的HF水溶液中刻蚀5min，以去离子水超声清洗20min，氮气吹干；用240目金相砂纸打磨，再次用去离子水超声清20min，氮气吹干。
②中间层镀锡
将步骤①处理后的钛板放入锡镀液中，锡板作阳极，电流密度5A·cm-2，电镀时间60min，钛板上形成锡镀层；
将镀锡钛板涂上水，放入90℃的烘箱中烘干，反复3次，钛板表面的Sn转化成SnO2。
锡镀液组成：硫酸锡55g·L-1，硫酸100g·L-1，明胶2g·L-1，β-萘酚1g·L-1。
③活性层烧结
将锑铂涂液用毛刷均匀涂在步骤②制备的钛板上，烘干后在550℃下煅烧,反复5次，钛板表面生成致密的锡锑铂氧化物涂层；
所述锑铂涂液组成为SbCl3：H2PtCl6·6H2O：36%HCl：正丁醇=0.1g：0.01g：1ml：5ml。
50μmol/L的酸性刚果红溶液300ml，本实施例制备的钛基锡锑铂氧化物电极为阳极，石墨为阴极，阴阳极表面积比为50cm2：1cm2，阴阳极间距5cm，电流强度1A，中间隔膜为聚四氟乙烯阳离子膜，电解质为0.1mol/L的Na2SO4，反应40min，刚果红色度去除率为95.3%，过硫酸根产量为14.6mmol/L。
实施例2
①基体处理
钛板用丙酮超声清洗，在体积分数10%的HF水溶液中刻蚀5min，以去离子水超声清洗20min，氮气吹干，再用240目金相砂纸打磨，再次用去离子水超声清洗10min，氮气吹干。
②中间层镀锡
将步骤①处理好的钛板放入锡镀液中，锡板作阳极，电流密度5A·cm-2，电镀时间60min，钛板上形成锡镀层；
锡镀液组成:硫酸锡55g·L-1，硫酸100g·L-1，明胶2g·L-1，β-萘酚1g·L-1。
把电镀好的钛板涂上水，放入90℃的烘箱中烘干，再涂水、烘干，如此反复3次，钛表面的Sn转化成SnO2。
③活性层烧结
将锑铂涂液用毛刷均匀涂在步骤②制备的钛板上，烘干后在550℃下煅烧，反复3次，钛板表面生成致密的锡锑铂氧化物涂层；
锑铂涂液组成为SbCl3：H2PtCl6·6H2O：36%HCl：正丁醇=0.1g：0.03g：1ml：5ml。
50μmol/L的酸性刚果红溶液300ml，本实施例制备的钛基锡锑铂氧化物电极为阳极，石墨为阴极，阴阳极表面积比为50cm2：1cm2，阴阳极间距5cm，电流强度1A，中间隔膜为聚四氟乙烯阳离子膜，电解质为0.1mol/L的Na2SO4，反应40min，刚果红色度去除率为93.4%，过硫酸根产量为15.3mmol/L。

Claims (2)

1.一种钛基锡锑铂氧化物电极材料的制备方法，包括钛基体预处理、镀锡、涂覆活性层及烧结，其特征在于：所述活性层为锑铂涂液，所述锑铂涂液的组成为SbCl3：H2PtCl6·6H2O：36wt.%HCl：正丁醇=0.1g：（0.01-0.03g）：1ml：5ml。
2.根据权利要求1所述钛基锡锑铂氧化物电极材料的制备方法，其特征在于制备方法包括如下步骤：
①基体处理
钛板用丙酮超声清洗，在体积分数10%的HF水溶液中刻蚀5min，以去离子水超声清洗、氮气吹干，用240目金相砂纸打磨，再次用去离子水超声清洗，氮气吹干；
②中间层镀锡
将步骤①处理后的钛板放入锡镀液中，锡板作阳极，电流密度5A·cm-2，电镀时间60min，钛板上形成锡镀层；将镀有锡镀层的钛板涂上水，放入90℃的烘箱中烘干，反复3次，钛板表面的Sn转化成SnO2；
所述锡镀液组成为硫酸锡55g·L-1，硫酸100g·L-1，明胶2g·L-1，β-萘酚1g·L-1；
③活性层烧结
将锑铂涂液用毛刷均匀涂在步骤②制备的钛板上，烘干后在550℃下煅烧,反复3~5次，钛板表面生成致密的锡锑铂氧化物涂层；
所述锑铂涂液组成为SbCl3：H2PtCl6·6H2O：36%HCl：正丁醇=0.1g：（0.01-0.03g）：1ml：5ml。
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