CN108911052A

CN108911052A - 一种掺杂亚氧化钛电极及其制备方法和用途

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Publication number: CN108911052A
Application number: CN201810921181.XA
Authority: CN
Inventors: 张绘; 肖清贵; 齐涛; 龙志; 杨轩; 李建
Original assignee: Henan Longxing Titanium Industry Technology Co ltd; Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Henan Longxing Titanium Industry Technology Co ltd; Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2018-08-14
Filing date: 2018-08-14
Publication date: 2018-11-30
Anticipated expiration: 2038-08-14
Also published as: CN108911052B

Abstract

本发明提供了一种掺杂亚氧化钛电极及其制备方法和用途。所述掺杂亚氧化钛电极主要由亚氧化钛和掺杂元素构成，所述掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇的含量≥80wt％，所述掺杂亚氧化钛电极中不包含氮氧化钛。所述制备方法包括：1)将亚氧化钛、掺杂剂和粘结剂进行混合，得到固体混合物；2)将固体混合物放入模具内压制成型，得到电极原片；3)将电极原片在氩气气氛或由氢气与氩气组成的混合气氛下进行烧结，得到所述掺杂亚氧化钛电极。本发明提供的掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇和掺杂元素之间具有协同作用，电极导电性和耐蚀性好，使用寿命长，催化降解废水的性能好。

Description

一种掺杂亚氧化钛电极及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于陶瓷电极技术领域，具体涉及一种掺杂亚氧化钛电极及其制备方法和用途。

背景技术

电催化氧化技术是近年快速发展起来的一种新型高效有机废水处理方法，该方法降解有机物废水所需设备简单，氧化能力强，无二次污染(无需额外添加氧化剂)，是一种很有潜力的有机废水处理方法。电催化氧化法存在的主要问题是如何提高电催化法的催化降解效率和电极寿命。目前常用的电催化电极有金属电极、钛基涂层电极。金属电极导电性固然很好，但在电解过程中可能会发生溶出现象，导致阳极损耗且向溶液引入新的杂质。钛基涂层电极被称为形稳阳极DSA，又称DSE、PMTA、OCTA、ATA等，DSA电极的出现，克服了传统的石墨电极、铂电极、铅基合金电极、二氧化铅电极等存在的一些不足，而且为电催化电极的制备提供了一条新思路，即可设计电催化材料的组成和结构，通过材料加工，使本身不具备结构支撑功能的材料，尤其是大量具有电催化功能的金属氧化物在电极反应中获得应用。然而，DSA电极的主要问题是析氧电位低，对有机物催化降解能力差，而且电极表面涂层不致密、易脱落，活性组分不稳定，易析出。

亚氧化钛(Ti_nO_2n-1)拥有独特的物理、化学及电化学性能，包括优异的导电性；极强的化学稳定性，耐强酸强碱；宽的电化学稳定电位窗口，水溶液中稳定电位窗口在3.0V以上，具有较强的氧化还原能力。基于亚氧化钛在物理、化学及电化学性能方面的特点，亚氧化钛逐渐被用于多种电极，并将所制备的电极应用于电池、废水处理等领域。

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在上述公开的方案中，亚氧化钛仅作为特殊成分引入所制备的电极中，通过亚氧化钛的物化特性以达到改进电极性能的目的，其催化降解废水中COD(Chemical OxygenDemand，即化学需氧量，该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一)的性能仍有待提高。

因此，开发一种性能更加优良的亚氧化钛电极对于本领域有重要意义。

发明内容

针对现有技术中废水有机物降解用电催化电极材料存在的不足，本发明的目的在于提供一种掺杂亚氧化钛电极及其制备方法和用途。本发明提供的掺杂亚氧化钛电极以亚氧化钛为基体，掺杂高活性物质，通过亚氧化钛机体和活性掺杂物的相互配合，共同增强了这种掺杂亚氧化钛电极的电催化活性。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种掺杂亚氧化钛电极，所述掺杂亚氧化钛电极主要由亚氧化钛和掺杂元素构成，所述掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇的含量≥80wt％，所述掺杂亚氧化钛电极中不包含氮氧化钛。

本发明提供的掺杂亚氧化钛电极中，Ti₄O₇的含量≥80wt％，例如80wt％、82wt％、84wt％、86wt％、88wt％、90wt％、92wt％、94wt％或96wt％等，本发明提供的掺杂亚氧化钛电极中，活性组分Ti₄O₉含量高，有效提高了电极的导电性和耐蚀性，有利于延长电极的使用寿命；而掺杂元素的加入能够调节和提升电极性能，Ti₄O₇和掺杂元素之间具有协同作用。本发明提供的掺杂亚氧化钛电极中亚氧化钛机体和掺杂物的互相协同，共同增强了这种掺杂亚氧化钛电极的电催化活性。本发明提供的掺杂亚氧化钛电极中不包含氮氧化钛，这可以避免氮氧化物降低电极的导电性，保证了电极的优良的电催化性能。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述掺杂元素为Y、Ga、Ru或Pt中的任意一种或至少两种的组合，典型但是非限制性的组合有：Y和Ga的组合，Y和Ru的组合，Ga和Pt的组合，Y、Ga和Pt的组合等。

优选地，所述掺杂亚氧化钛电极中，掺杂元素的含量为0.01wt％～0.5wt％，例如0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％或0.5wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述掺杂亚氧化钛电极为多孔结构。

优选地，所述掺杂亚氧化钛电极含有堆积孔。

优选地，所述掺杂亚氧化钛电极的孔容在0.05cm³/g以上，例如0.05cm³/g、0.06cm³/g、0.07cm³/g、0.08cm³/g、0.09cm³/g或0.1cm³/g等。

优选地，所述掺杂亚氧化钛电极为平板状。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述掺杂亚氧化钛电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将亚氧化钛、掺杂剂和粘结剂进行混合，得到固体混合物；

(2)将步骤(1)所述固体混合物放入模具内压制成型，得到电极原片；

(3)将步骤(2)所述电极原片在氩气气氛或由氢气与氩气组成的混合气氛下进行烧结，得到所述掺杂亚氧化钛电极。

本发明提供的制备方法中，步骤(1)中亚氧化钛、掺杂剂和粘结剂的混合为固态混合，得到的使固体混合物，这可以降低后续模具压制的操作难度，使得一次压制即可完成成型，无需多次反复压制，明显降低了制备过程的操作成本。本发明中，在氩气气氛下烧结或在由氢气与氩气组成的混合气氛下进行烧结，可避免高温下亚氧化钛与氮元素反应形成氮氧化钛，而氮氧化钛会显著降低掺杂亚氧化钛电极的导电性，进而降低电极的电催化性能。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中，所述亚氧化钛为Ti₄O₇的含量>80wt％的亚氧化钛粉末，例如Ti₄O₇的含量为82wt％、84wt％、86wt％、88wt％、90wt％、92wt％、94wt％或99wt％等。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中，所述掺杂剂为含金属物质，所述金属为Y、Ga、Ru或Pt中的任意一种或至少两种的组合，典型但是非限制性的组合有：Y和Ga的组合，Y和Ru的组合，Ga和Pt的组合，Y、Ga和Pt的组合等。

优选地，所述含金属物质为金属盐和/或金属氧化物，优选为金属盐。本发明中，所述金属盐和/或金属氧化物是指可以为金属盐，也可以为金属氧化物，还可以为金属盐和金属氧化物的组合。

优选地，步骤(1)中，所述粘结剂为粘结剂粉末。

优选地，步骤(1)中，所述粘结剂为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚酰亚胺(PI)中的任意一种或至少两种的组合，典型但是非限制性的组合有：聚乙烯和聚丙烯的组合，聚丙烯和聚乙烯醇缩丁醛的组合，聚乙烯醇缩丁醛和聚甲基丙烯酸甲酯的组合，聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰亚胺的组合等。本发明中，使用上述优选的粘合剂可以保证在后续烧结的过程中完全烧尽且不产生有毒有害气体，安全环保。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中，所述掺杂剂换算为掺杂元素的加入量为亚氧化钛重量的0.01～0.5wt％，例如0.01wt％、0.02wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.4wt％、或0.5wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。这里所述换算为掺杂元素，是指将掺杂剂的重量换算为其中的掺杂元素的重量，而0.01～0.5wt％指的也是掺杂元素重量占亚氧化钛重量的百分数。

优选地，步骤(1)中，所述粘结剂的加入量为亚氧化钛重量的5～40wt％，例如5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中，所述压制成型的压力为50～300Mpa，例如50Mpa、100Mpa、150Mpa、200Mpa、250Mpa或300Mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)中，所述压制成型的温度为120～300℃，例如120℃、150℃、200℃、250℃或300℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)中，所述压制成型的处理时间为0.5～4小时，例如0.5小时、1小时、1.5小时、2小时、2.5小时、3小时、3.5小时或4小时等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)中，进行所述烧结前，先将步骤(2)所述电极原片冷却。

优选地，步骤(3)中，所述烧结的温度为800～1300℃，例如800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃或1300℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(3)中，所述烧结的时间为2～8小时，例如2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时或8小时等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(3)中，还包括：烧结后，将得到的掺杂亚氧化钛电极冷却。

作为本发明所述制备方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：

其中，亚氧化钛中Ti₄O₇的含量>80wt％，所述掺杂剂为Y盐、Ga盐或Pt盐中的任意一种或至少两种的组合，所述粘结剂为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯或聚酰亚胺中的任意一种或至少两种的组合；

所述掺杂剂换算为掺杂元素的加入量为亚氧化钛重量的0.01～0.5wt％，所述粘结剂的加入量为亚氧化钛粉末重量的5～40wt％；

(2)将步骤(1)所述固体混合物放入模具内，在50～300MPa的压力和120～300℃的温度下压制成型，压制成型的处理时间为0.5～4小时，得到电极原片；

(3)将步骤(2)所述电极原片冷却后，在氩气气氛或由氢气与氩气组成的混合气氛下，以800～1300℃的温度进行烧结，烧结时间为2～8小时，之后将烧结产物冷却，得到所述掺杂亚氧化钛电极。

第三方面，本发明提供一种如第一方面所述掺杂亚氧化钛电极的用途，所述掺杂亚氧化钛电极用于电催化降解有机废水。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明提供的掺杂亚氧化钛电极导电性和耐蚀性好，使用寿命长，电极催化性能好，催化降解含有1.04×10^-3mol·L^-1苯酚和0.1mol·L^-1硫酸钠的废水时，废水中的COD去除率在65％以上。

(2)本发明提供的制备方法操作简单，流程短，成本低，适合进行产业化生产，并且可以有效避免氮氧化钛的生成。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图；

图2为本发明实施例2制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图；

图3为本发明实施例3制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图；

图4为本发明实施例4制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图；

图5为本发明实施例5制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图；

图6为本发明实施例6制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

以下为本发明典型但非限制性实施例：

实施例1

按照如下方法制备掺杂亚氧化钛电极：

(1)分别称取Ti₄O₇含量为82wt％亚氧化钛粉末100g、掺杂剂氧化钇(Y₂O₃)0.5g和粘结剂PI粉末20g，掺杂剂中掺杂元素钇的重量和粘结剂的用量分别为亚氧化钛重量的0.5wt％以及20wt％，将称取的粉末充分混合，得到固体混合物；

(2)将固体混合物放入模具内进行压制，压制压力为50MPa，随后进行热处理，热处理温度为120℃，热处理时间为4h；

(3)待冷却后从模具内取出块体材料，将块体材料于1300℃、Ar气氛条件下高温烧结8h，冷却后即得废水处理用掺杂亚氧化钛电催化电极。

本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇的含量为80wt％，掺杂亚氧化钛电极的孔容在0.08cm³/g以上。

以本实施例将所制备的钇-亚氧化钛电极作为电催化降解苯酚废水的阳极，以钛板为电催化降解苯酚废水的阴极，以含有1.04×10^-3mol·L^-1苯酚和0.1mol·L^-1硫酸钠的溶液为模拟废水，电解电压为3.5V，间距为4cm，催化降解5h，取废水样测定COD的降解率。催化降解含苯酚废水的结果为废水中COD去除率为74％。

图1为本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图，由该图可以看出，样品具有明显的表面堆积孔洞。

实施例2

分别称取Ti₄O₇含量为85wt％亚氧化钛粉末100g、掺杂剂氧化镓(Ga₂O₃)1.0g和粘结剂PVB粉末10g，掺杂剂中掺杂元素镓的重量和粘结剂的用量分别为亚氧化钛重量的1.0wt％以及10wt％，将称取的粉末充分混合，得到固体混合物；

(2)将固体混合物放入模具内进行压制，压制压力为300MPa，随后进行热处理，热处理温度为230℃，热处理时间为0.5h；

(3)待冷却后从模具内取出块体材料，将块体材料于800℃、Ar+H₂混合气氛条件下高温烧结8h，冷却后即得废水处理用掺杂亚氧化钛电催化电极。

本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇的含量为80wt％，掺杂亚氧化钛电极的孔容在0.05cm³/g以上。

将所制备的镓-亚氧化钛电极用于含苯酚废水的电催化降解，以镓-亚氧化钛电极为阳极，在与实施例1相同的降解条件下，催化降解含苯酚废水，其结果为废水中COD去除率为65％。

图2为本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图，由该图可以看出，样品具有大量的表面堆积孔洞。

实施例3

按照如下方法制备掺杂亚氧化钛电极：

(1)分别称取Ti₄O₇含量为95wt％亚氧化钛粉末100g、掺杂剂氧化钌(RuO₂)0.5g和粘结剂PMMA粉末20g，掺杂剂中掺杂元素钌的重量和粘结剂的用量分别为亚氧化钛重量的0.5wt％以及20wt％，将称取的粉末充分混合，得到固体混合物；

(2)将固体混合物放入模具内进行压制，压制压力为100MPa，随后进行热处理，热处理温度为170℃，热处理时间为4h；

(3)待冷却后从模具内取出块体材料，将块体材料于1200℃、Ar气氛条件下高温烧结2h，冷却后即得废水处理用掺杂亚氧化钛电催化电极。

本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇的含量为90wt％，掺杂亚氧化钛电极的孔容在0.07cm³/g以上。

将所制备的钌-亚氧化钛电极用于含苯酚废水的电催化降解，以钌-亚氧化钛电极为阳极，在与实施例1相同的降解条件下，催化降解含苯酚废水，其结果为废水中COD去除率为80％。

图3为本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图，由该图可以看出，样品具有大量的表面堆积孔洞。

实施例4

按照如下方法制备掺杂亚氧化钛电极：

(1)分别称取Ti₄O₇含量为99wt％亚氧化钛粉末100g、掺杂剂氯铂酸铵((NH₄)₂PtCl₆)0.05g和粘结剂PVB粉末40g，掺杂剂中掺杂元素铂的重量和粘结剂的用量分别为亚氧化钛重量的0.05wt％以及40wt％，将称取的粉末充分混合，得到固体混合物；

(2)将固体混合物放入模具内进行压制，压制压力为200MPa，随后进行热处理，热处理温度为220℃，热处理时间为4h；

(3)待冷却后从模具内取出块体材料，将块体材料于1000℃、Ar+H₂混合气氛条件下高温烧结4h，冷却后即得废水处理用掺杂亚氧化钛电催化电极。

本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇的含量为95％，掺杂亚氧化钛电极的孔容在0.06cm³/g以上。

将所制备的铂-亚氧化钛电极用于含苯酚废水的电催化降解，以铂-亚氧化钛电极为阳极，在与实施例1相同的降解条件下，催化降解含苯酚废水，其结果为废水中COD去除率为100％。

图4为本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图，由该图可以看出，样品具有大量的表面堆积孔洞。

实施例5

按照如下方法制备掺杂亚氧化钛电极：

(1)分别称取Ti₄O₇含量为90wt％亚氧化钛粉末100g、掺杂剂氧化钌(RuO₂)0.25g和粘结剂PP粉末40g，掺杂剂中掺杂元素钌的重量和粘结剂的用量分别为亚氧化钛重量的0.25wt％以及40wt％，将称取的粉末充分混合，得到固体混合物；

(3)待冷却后从模具内取出块体材料，将块体材料于1300℃、Ar气氛条件下高温烧结6h，冷却后即得废水处理用掺杂亚氧化钛电催化电极。

本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇的含量为85wt％，掺杂亚氧化钛电极的孔容在0.09cm³/g以上。

将所制备的钌-亚氧化钛电极用于含苯酚废水的电催化降解，以钌-亚氧化钛电极为阳极，在与实施例1相同的降解条件下，催化降解含苯酚废水，其结果为废水中COD去除率为85％。

图5为本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图，由该图可以看出，样品具有明显的表面堆积孔洞，孔洞大小差别明显。

实施例6

按照如下方法制备掺杂亚氧化钛电极：

(1)分别称取Ti₄O₇含量为95wt％亚氧化钛粉末100g、掺杂剂氧化钌(RuO₂)0.5g和粘结剂PE粉末10g，掺杂剂中掺杂元素钌的重量和粘结剂的用量分别为亚氧化钛重量的0.5wt％以及10wt％，将称取的粉末充分混合，得到固体混合物；

(3)待冷却后从模具内取出块体材料，将块体材料于1000℃、Ar气氛条件下高温烧结6h，冷却后即得废水处理用掺杂亚氧化钛电催化电极。

本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇的含量为90wt％，掺杂亚氧化钛电极的孔容在0.06cm³/g以上。

将所制备的钌-亚氧化钛电极用于含苯酚废水的电催化降解，以钌-亚氧化钛电极为阳极，在与实施例1相同的降解条件下，催化降解含苯酚废水，其结果为废水中COD去除率为为70％。

图6为本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极的扫描电子显微镜图，由该图可以看出，样品具有大量的表面堆积孔洞。

实施例7

本实施例按照如下方法制备掺杂亚氧化钛电极：

(1)分别称取Ti₄O₇含量为99wt％亚氧化钛粉末100g、掺杂剂氯铂酸铵((NH₄)₂PtCl₆)2g和粘结剂PMMA粉末5g，掺杂剂中掺杂元素铂的重量和粘结剂的用量分别为亚氧化钛重量的0.01wt％以及5wt％，将称取的粉末充分混合，得到固体混合物；

(2)将固体混合物放入模具内进行压制，压制压力为200MPa，随后进行热处理，热处理温度为300℃，热处理时间为2h；

(3)待冷却后从模具内取出块体材料，将块体材料于1000℃、Ar气氛条件下高温烧结4h，冷却后即得废水处理用掺杂亚氧化钛电催化电极。

本实施例制备的掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇的含量为95wt％，掺杂亚氧化钛电极的孔容在0.07cm³/g以上。

将所制备的铂-亚氧化钛电极用于含苯酚废水的电催化降解，以铂-亚氧化钛电极为阳极，在与实施例1相同的降解条件下，催化降解含苯酚废水，其结果为废水中COD去除率为66％。

对比例1

本对比例的具体方法参照实施例4，区别在于，步骤(1)中，不加入掺杂剂氯铂酸铵((NH₄)₂PtCl₆).

本对比例制备的电极虽然具有很高的Ti₄O₇含量，但是没有掺杂元素，因而电催化性能较差。

将所制备的亚氧化钛电极用于含苯酚废水的电催化降解，以亚氧化钛电极为阳极，在与实施例1相同的降解条件下，催化降解含苯酚废水，其结果为废水中COD去除率仅为42％。

对比例2

本对比例的以DSA钛涂钌极板为电催化降解苯酚废水的阳极，在与实施例1相同的降解条件下，催化降解含苯酚废水，其结果为废水中COD去除率仅为5％。

对比例3

本对比例的具体方法参照实施例1，区别在于，步骤(3)中，在氮气气氛下高温烧结。

其结果为，制备得到的钇-亚氧化钛电极中含有大量的氮氧化钛，使得电极的导电性明显下降，进而降低电极的电催化性能。

将所制备的含有氮氧化钛的掺杂亚氧化钛电极用于含苯酚废水的电催化降解，以含有氮氧化钛的掺杂亚氧化钛电极为阳极，在与实施例1相同的降解条件下，催化降解含苯酚废水，其结果为废水中COD去除率仅为56％。

对比例4

本对比例的具体方法参照实施例1，区别在于，步骤(1)中，所述亚氧化钛粉末中，Ti₉O₁₇的含量为99wt％。

本对比例得到的钇-亚氧化钛电极中，Ti₄O₇的含量低于1wt％。

将所制备的含有氮氧化钛的掺杂亚氧化钛电极用于含苯酚废水的电催化降解，以含有氮氧化钛的掺杂亚氧化钛电极为阳极，在与实施例1相同的降解条件下，催化降解含苯酚废水，其结果为废水中COD去除率仅为48％。

综合上述实施例和对比例可以看出，本发明提供的掺杂亚氧化钛电极因为Ti₄O₇和掺杂元素之间具有协同作用以及不含氮氧化物，所以电极催化性能好，对比例没有采用本发明的方案，因而无法取得本发明的效果。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种掺杂亚氧化钛电极，其特征在于，所述掺杂亚氧化钛电极主要由亚氧化钛和掺杂元素构成，所述掺杂亚氧化钛电极中Ti₄O₇的含量≥80wt％，所述掺杂亚氧化钛电极中不含氮氧化钛。

2.根据权利要求1所述的掺杂亚氧化钛电极，其特征在于，所述掺杂元素为Y、Ga、Ru或Pt中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述掺杂亚氧化钛电极中，掺杂元素的含量为0.01wt％～0.5wt％；

优选地，所述掺杂亚氧化钛电极为多孔结构；

优选地，所述掺杂亚氧化钛电极含有堆积孔；

优选地，所述掺杂亚氧化钛电极的孔容在0.05cm³/g以上。

3.一种如权利要求1或2所述掺杂亚氧化钛电极的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述亚氧化钛为Ti₄O₇的含量>80wt％的亚氧化钛粉末。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述掺杂剂为Y、Ga、Ru或Pt中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述掺杂剂为金属盐和/或金属氧化物，优选为金属盐；

优选地，步骤(1)中，所述粘结剂为粘结剂粉末；

优选地，步骤(1)中，所述粘结剂为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯或聚酰亚胺中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述掺杂剂换算为掺杂元素的加入量为亚氧化钛重量的0.01～0.5wt％；

优选地，步骤(1)中，所述粘结剂的加入量为亚氧化钛重量的5～40wt％。

7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述压制成型的压力为50～300MPa；

优选地，步骤(2)中，所述压制成型的温度为120～300℃；

优选地，步骤(2)中，所述压制成型的处理时间为0.5～4小时。

8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，进行所述烧结前，先将步骤(2)所述电极原片冷却；

优选地，步骤(3)中，所述烧结的温度为800～1300℃；

优选地，步骤(3)中，所述烧结的时间为2～8小时；

9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

其中，亚氧化钛中Ti₄O₇的含量＞80wt％，所述掺杂剂为Y盐、Ga盐或Pt盐中的任意一种或至少两种的组合，所述粘结剂为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯或聚酰亚胺中的任意一种或至少两种的组合；

10.一种如权利要求1或2所述的掺杂亚氧化钛电极的用途，其特征在于，所述掺杂亚氧化钛电极用于电催化降解有机废水。