CN109626520A - 一种高效电催化氧化电极生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效电催化氧化电极生产工艺，其包括如下步骤：（1）钛板预处理；（2）钛板刻蚀；（3）浆料制备；（4）将浆料通过丝网印刷在刻蚀后的钛板上；（5）在80~100℃温度下烘干20~25min；（6）烧结；首先对钛板进行碱化处理，氢氧化钠溶液的浓度不能过高，选取20%~25%为宜；然后对钛板进行酸化处理，去除表面的钝化膜，对钛板表面产生活化作用；纳米导电陶瓷粉末掺混有机添加剂制备形成质地均匀的浆料，然后进行烘干以及烧结，烧结过程分为两步，两步烧结浆料涂层发生陶瓷化，涂层表面呈疏松多孔状，内表面面积增大，具有较大的分子引力，从而有利于提高涂层的催化活性，增强对废水的降解程度。

Description

一种高效电催化氧化电极生产工艺
技术领域
本发明涉及水处理的技术领域，尤其是涉及一种高效电催化氧化电极生产工艺。
背景技术
随着社会经济的高速发展，人类社会的工业化和城市化日益加剧，水污染现象日趋严重。仅化工行业每年产生的废水就达上百亿吨，其中染料、医药及中间体等生产废水，因其浓度高、毒性大、难以降解而成为世界公认的难题。如何提高处理效率、降低投资对于高浓度、难降解有机工业废水处理项目来说十分关键，这是高浓度有机废水治理亟待解决的瓶颈问题。目前我国工业生产中产生的高浓度有机废水，主要采用厌氧与好氧相结合的方法进行处理，由于厌氧处理工艺的运行条件要求高，出水水质难以保证。随着污水处理工艺技术研究的不断深入，水处理思路从多种工艺的组合逐渐转向单一工艺，以满足多种工艺功能的要求，力图构建一种工艺，能较好地降低 COD、BOD 并去除氮、磷等污染物的研究已经成为行业的共同研究目标，但是此目标需要一些新材料应用支持。
在废水处理领域中，难生化处理的废水一般包括石化、制药、印染、制漆、电镀、皮革、垃圾渗滤液等各种废水。现有专利中授权公告号为CN103539295B的中国专利公开了一种重金属废水深度处理的方法与装置，包括调节池、化学反应池、保安过滤器、超滤膜、气浮罐、电絮凝器，电絮凝器包括电絮凝槽、阳极板、阴极板和高压脉冲电源；采用该深度处理方法可以有效处理废水。
但是电絮凝器中的阳极板、阴极板通常采用金属氧化物镀层，这种极板镀层的底层晶胞致密、大小均匀，涂层的比表面积较小，电催化效率存在局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效电催化氧化电极生产工艺，采用纳米涂层，增大了涂层的比表面积以及氧化活性，有利于提高对废水的降解程度。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高效电催化氧化电极生产工艺，包括如下步骤：
（1）钛板预处理：采用质量浓度为20~25%的氢氧化钠溶液对钛板进行超声碱洗除油，碱洗温度为80~82℃；
（2）钛板刻蚀：采用质量浓度为20%~25%的草酸溶液浸泡钛板，溶液温度至少为80℃，浸泡时间至少2h，然后采用去离子水清洗并烘干备用；
（3）浆料制备：以重量比为10：3掺混纳米导电陶瓷粉末和有机添加剂，进行球磨共混2~3h，过筛；
（4）将浆料通过丝网印刷在刻蚀后的钛板上；
（5）在80~100℃温度下烘干20~25min；
（6）烧结：a、以2~5℃/min从室温升至400~500℃，保温2h；b、在保护气氛下，继续升温至800~1200℃，保温3~5h；在保护气氛下自然冷却到室温。
通过采用上述技术方案，首先对钛板进行碱化处理，氢氧化钠溶液的浓度不能过高，选取20%~25%为宜；然后对钛板进行酸化处理，去除表面的钝化膜，对钛板表面产生活化作用；纳米导电陶瓷粉末掺混有机添加剂制备形成质地均匀的浆料，浆料是具有流变性的流体，在印刷过程中通过网纱表面乳剂的缝隙转移到基材表面，在印刷过程中，浆料粘度较低，可以迅速穿过缝隙；印刷之后，浆料比较稳定，可保证在相同透墨量情况下具有最小的遮光面积；然后进行烘干以及烧结，烧结过程分为两步，两步烧结浆料涂层发生陶瓷化，涂层表面呈疏松多孔状，内表面面积增大，具有较大的分子引力，从而有利于提高涂层的催化活性，增强对废水的降解程度。
本发明进一步设置为：所述纳米导电陶瓷粉末选用陶瓷化的Y2O3、RuO2、HfO2、BaTiO3中至少两种。
通过采用上述技术方案，氧化钇（Y2O3）为立方结构，熔点高，化学和光化学稳定性好，光学透明性范围较宽，折射率高，理论透过率较高，还具有较高的热导率，属于稀土金属氧化物，极化能力较强，电子能级和谱线的多样性较高，有助于对废水中的有机物进行降解；氧化钌具有良好的催化活性，稳定的化学性能，具有较高的能量密度和较高电导率的金属氧化物，阻值范围宽、噪声小、抗还原能力强、耐受高功率的负荷、长期贮存稳定性好等优点，采用氧化钌制成浆料时，分布更加均匀，团聚现象不明显；氧化哈是一种具有宽带隙和高介电常数的陶瓷材料，有单斜、四方和立方三种晶体结构，可用作耐火材料、抗放射性涂料和催化剂；BaTiO3具有较高的介电常数和低介电损耗性、较高的择优取向，烧结时，每个晶粒周围都包覆着众多无序的立方相，冷却时，每个晶粒周围的BaTiO3转变为四方相，有助于增大该陶瓷化金属氧化物的表面积，从而提高其催化活性。
本发明进一步设置为：所述纳米导电陶瓷粉末的制备方法采用如下步骤：
（1）按照重量份计，称量聚硼硅氧烷 10~15份、纳米导电陶瓷粉末 50~55份、聚氧乙烯氢化蓖麻油 1~3份；
（2）将聚硼硅氧烷置于反应釜中，将聚氧乙烯氢化蓖麻油缓慢渗入聚硼硅氧烷中，在300℃温度下加热1.5~2h；
（3）将纳米导电陶瓷粉末高速分散在聚硼硅氧烷中，得到混合体，并在惰性气体保护下，在2400~2900℃温度中烧结；
（4）粉碎。
通过采用上述技术方案，聚氧乙烯氢化蓖麻油具有优良的乳化、分散、增溶、抗静电性能，将其缓慢渗入聚硼硅氧烷中，可提高纳米导电陶瓷粉末在聚硼硅氧烷熔体内的分散性，增加各组分之间的互溶性，减小各组分之间的相互作用力；采用上述方法制备的混合体，在烧结过程中会形成活性的玻璃态液相，填补晶粒间的气孔，有利于烧结完全，形成疏松多孔的陶瓷态电极。
本发明进一步设置为：所述步骤（3）中烧结后的混合体在-25℃~-30℃的低温下冷却至室温。
通过采用上述技术方案，由于陶瓷化的电极内部保温性较好，采用低温冷却的降温速度更快，有利于陶瓷化的混合体硬化并凝固，使得电阻膜结构固定地粘附于钛板表面。
本发明进一步设置为，所述纳米导电陶瓷粉末表面喷涂有多孔吸附层，所述多孔吸附层包括如下重量份的组分：丙烯酸 10~20份、丙烯酸酯类 20~30份、硅溶胶 15~20份、活性有机酸 5~10份、十二烷基硫酸钠 0.5~3份和硅烷偶联剂 0.3~1份。
通过采用上述技术方案，采用丙烯酸掺混丙烯酸酯类，丙烯酸酯因为酯基具有较强的氢键，使其具有粘合的特性，丙烯酸及其丙烯酸酯类单体的双键打开后，生成的聚合物具有线性大分子结构，规整度较高，同时，大分子链间的作用力较弱，具有良好的挠曲性和延伸性，使其具有良好的柔性；硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，硅溶胶与丙烯酸、丙烯酸酯类反应主体的渗透性较强，硅溶胶在成膜过程中，也会产生较大的体积收缩，有利于多孔吸附层表面空隙的形成；采用上述组分制备的多孔吸附层，进一步增大涂层的表面积，具有优异的附着性、吸附性和催化活性。
本发明进一步设置为：所述丙烯酸酯类选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中至少两种。
通过采用上述技术方案，丙烯酸甲酯是无色液体，溶于有机溶剂，微溶于水中，是合成高分子聚合物的单体，容易与其他丙烯酸酯类单体进行共聚；丙烯酸丁酯为无色透明液体，用于制造丙烯酸酯乳液性粘合剂的软单体，可以均聚、共聚及接枝共聚，用作有机合成中间体；丙烯酸异辛酯为无色透明液体，是一种重要的有机化工原料，可作为均聚、共聚、接枝的单体，选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的两种复配使用，使聚合单体中具有更多种类的官能团，有助于聚合单体之间的相互作用，使聚合反应过程更容易发生，加快了反应速度，提高了反应效率。
本发明进一步设置为：所述有机添加剂选用无水乙醇、CMC、松油醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯中至少三种。
通过采用上述技术方案，将无水乙醇、CMC、松油醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯中至少三种添加至纳米导电陶瓷粉末中，可提高浆料的流变性，采用上述溶剂渗进纳米导电陶瓷粉末内，可提高粉末的气透性，从而有利于形成烧结后的疏松多孔结构。
本发明进一步设置为：所述步骤（5）中采用红外加热烘干。
通过采用上述技术方案，红外加热可将附近的热能均转换为红外辐射线，具有节能减耗的优点，相比于传统加热的方式，红外加热具有迅速降温的特性，在本生产工艺中，迅速降温恰好可促进陶瓷化混合体的硬化，有助于提高生产效率。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.公开了一种电极的生产工艺，通过自制浆料，将浆料丝网印刷在钛板上，然后烘干、烧结、冷却，形成疏松多孔的陶瓷化，增大了催化剂涂层的表面积，从而有利于提高该电极的催化活性；
2.纳米导电陶瓷粉末选用Y2O3、RuO2、HfO2、BaTiO3中至少两种，上述任意两种陶瓷粉末复配后，均可显著提高电极的极性，制得具有较高能量密度和较高电导率的金属氧化物涂层基体；
3.纳米导电陶瓷粉末采用本申请所述方法制备，可均匀掺混硼元素，在烧结过程中容易形成活性的玻璃态液相，从而形成疏松多孔的陶瓷态电极；
4.在纳米导电陶瓷粉末表面喷涂多孔吸附层，进一步扩大涂层的表面积，从而提高涂层表面的催化活性；
5.烧结分为两步，可促进烧结完全，促进催化剂涂层的陶瓷化；
6.烧结后采用低温冷却以及前序的烘干过程，均可促进陶瓷化混合体的硬化，有利于提高陶瓷化涂层的催化效率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
硅溶胶购自青岛扶桑精制加工有限公司。
实施例一：
一种纳米导电陶瓷粉末，其制备方法包括如下步骤：
（1）按照重量份计，称量聚硼硅氧烷 10份、氧化钇 20份、氧化钌 30份、聚氧乙烯氢化蓖麻油 1份；
（2）将聚硼硅氧烷置于反应釜中，将聚氧乙烯氢化蓖麻油缓慢渗入聚硼硅氧烷中，在300℃温度下加热1.5~2h；
（3）将氧化钇、氧化钌高速分散在聚硼硅氧烷中，得到混合体，并在惰性气体保护下，在2400~2900℃温度中烧结；
（4）粉碎。
实施例二：
一种纳米导电陶瓷粉末，其制备方法包括如下步骤：
（1）按照重量份计，称量聚硼硅氧烷 12份、氧化钇 25份、氧化铪 25份、聚氧乙烯氢化蓖麻油 2份；
（2）将聚硼硅氧烷置于反应釜中，将聚氧乙烯氢化蓖麻油缓慢渗入聚硼硅氧烷中，在300℃温度下加热1.5~2h；
（3）将氧化钇、氧化铪高速分散在聚硼硅氧烷中，得到混合体，并在惰性气体保护下，在2400~2900℃温度中烧结；
（4）粉碎。
实施例三：
一种纳米导电陶瓷粉末，其制备方法包括如下步骤：
（1）按照重量份计，称量聚硼硅氧烷 13份、氧化钌 25份、钛酸钡 30份、聚氧乙烯氢化蓖麻油3份；
（2）将聚硼硅氧烷置于反应釜中，将聚氧乙烯氢化蓖麻油缓慢渗入聚硼硅氧烷中，在300℃温度下加热1.5~2h；
（3）将氧化钌、钛酸钡高速分散在聚硼硅氧烷中，得到混合体，并在惰性气体保护下，在2400~2900℃温度中烧结；
（4）粉碎。
实施例四：
一种纳米导电陶瓷粉末，其制备方法包括如下步骤：
（1）按照重量份计，称量聚硼硅氧烷 15份、氧化钇 10份、钛酸钡40份、聚氧乙烯氢化蓖麻油 3份；
（2）将聚硼硅氧烷置于反应釜中，将聚氧乙烯氢化蓖麻油缓慢渗入聚硼硅氧烷中，在300℃温度下加热1.5~2h；
（3）将氧化钇、钛酸钡高速分散在聚硼硅氧烷中，得到混合体，并在惰性气体保护下，在2400~2900℃温度中烧结；
（4）粉碎。
实施例五：
一种纳米导电陶瓷粉末，其制备方法包括如下步骤：
（1）按照重量份计，称量聚硼硅氧烷 15份、氧化钌 20份、氧化铪 35份、聚氧乙烯氢化蓖麻油3份；
（2）将聚硼硅氧烷置于反应釜中，将聚氧乙烯氢化蓖麻油缓慢渗入聚硼硅氧烷中，在300℃温度下加热1.5~2h；
（3）将氧化钌、氧化铪高速分散在聚硼硅氧烷中，得到混合体，并在惰性气体保护下，在2400~2900℃温度中烧结；
（4）将烧结后的混合体在-25℃的低温下快速冷却至室温；
（5）粉碎。
实施例六：
一种多孔吸附层，采用如下制备过程喷涂形成：
（1）配料：按照重量份计，称量丙烯酸 10份、丙烯酸甲酯 10份、丙烯酸丁酯 10份、硅溶胶 15份、酒石酸 5份、十二烷基硫酸钠 0.5份和硅烷偶联剂 0.3份；
（2）将丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、硅溶胶、酒石酸和十二烷基硫酸钠混合搅拌，搅拌速度为100r/min；
（3）加入硅烷偶联剂，继续搅拌均匀，得到涂料；
（4）将涂料均匀喷涂在催化剂涂层上，形成多孔吸附层。
实施例七：
一种多孔吸附层，采用如下制备过程喷涂形成：
（1）配料：按照重量份计，称量丙烯酸 12份、丙烯酸甲酯 10份、丙烯酸异辛酯 15份、硅溶胶 15份、苹果酸 8份、十二烷基硫酸钠 1份和硅烷偶联剂 0.5份；
（2）将丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、硅溶胶、苹果酸和十二烷基硫酸钠混合搅拌，搅拌速度为100r/min；
（3）加入硅烷偶联剂，继续搅拌均匀，得到涂料；
（4）将涂料均匀喷涂在催化剂涂层上，形成多孔吸附层。
实施例八：
一种多孔吸附层，采用如下制备过程喷涂形成：
（1）配料：按照重量份计，称量丙烯酸 15份、丙烯酸丁酯 15份、丙烯酸异辛酯 15份、硅溶胶 18份、咖啡酸 8份、十二烷基硫酸钠 1.5份和硅烷偶联剂 0.7份；
（2）将丙烯酸、丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、硅溶胶、咖啡酸和十二烷基硫酸钠混合搅拌，搅拌速度为100r/min；
（3）加入硅烷偶联剂，继续搅拌均匀，得到涂料；
（4）将涂料均匀喷涂在催化剂涂层上，形成多孔吸附层。
实施例九：
一种多孔吸附层，采用如下制备过程喷涂形成：
（1）配料：按照重量份计，称量丙烯酸 18份、丙烯酸甲酯 10份、丙烯酸丁酯 20份、硅溶胶 20份、酒石酸 10份、十二烷基硫酸钠 2份和硅烷偶联剂 1份；
（2）将丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、硅溶胶、酒石酸和十二烷基硫酸钠混合搅拌，搅拌速度为100r/min；
（3）加入硅烷偶联剂，继续搅拌均匀，得到涂料；
（4）将涂料均匀喷涂在催化剂涂层上，形成多孔吸附层。
实施例十：
一种多孔吸附层，采用如下制备过程喷涂形成：
（1）配料：按照重量份计，称量丙烯酸 20份、丙烯酸甲酯 20份、丙烯酸异辛酯 10份、硅溶胶 20份、酒石酸 10份、十二烷基硫酸钠 3份和硅烷偶联剂1份；
（2）将丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、硅溶胶、酒石酸和十二烷基硫酸钠混合搅拌，搅拌速度为100r/min；
（3）加入硅烷偶联剂，继续搅拌均匀，得到涂料；
（4）将涂料均匀喷涂在催化剂涂层上，形成多孔吸附层。
实施例十一：
一种高效电催化氧化电极生产工艺，包括如下步骤：
（1）钛板预处理：采用质量浓度为20%的氢氧化钠溶液对钛板进行超声碱洗除油，碱洗温度为80℃；
（2）钛板刻蚀：采用质量浓度为20%的草酸溶液浸泡钛板，溶液温度为80℃，浸泡时间至少2h，然后采用去离子水清洗并烘干备用；
（3）浆料制备：以重量比为10：3掺混纳米导电陶瓷粉末和有机添加剂，有机添加剂选用重量比为1：1：1的无水乙醇：CMC：松油醇，进行球磨共混2~3h，过筛；其中，纳米导电陶瓷粉末选用实施例一的制备例；
（4）将浆料通过丝网印刷在刻蚀后的钛板上；
（5）采用HDR-II红外线加热器烘干20~25min；
（6）烧结：a、以2~5℃/min从室温升至400℃，保温2h；b、在氩气环境下，继续升温至800℃，保温3h；在保护气氛下自然冷却到室温。
实施例十二：
一种高效电催化氧化电极生产工艺，包括如下步骤：
（1）钛板预处理：采用质量浓度为25%的氢氧化钠溶液对钛板进行超声碱洗除油，碱洗温度为82℃；
（2）钛板刻蚀：采用质量浓度为20%的草酸溶液浸泡钛板，溶液温度为82℃，浸泡时间为2.5h，然后采用去离子水清洗并烘干备用；
（3）浆料制备：以重量比为10：3掺混纳米导电陶瓷粉末和有机添加剂，有机添加剂选用重量比为1：1：1的无水乙醇：CMC：聚乙烯醇，进行球磨共混2~3h，过筛；其中，纳米导电陶瓷粉末选用实施例二的制备例；
（4）将浆料通过丝网印刷在刻蚀后的钛板上；
（5）采用HDR-II红外线加热器烘干20~25min；
（6）烧结：a、以2~5℃/min从室温升至450℃，保温2h；b、在氩气环境下，继续升温至900℃，保温3.5h；在保护气氛下自然冷却到室温。
实施例十三：
一种高效电催化氧化电极生产工艺，包括如下步骤：
（1）钛板预处理：采用质量浓度为25%的氢氧化钠溶液对钛板进行超声碱洗除油，碱洗温度为82℃；
（2）钛板刻蚀：采用质量浓度为25%的草酸溶液浸泡钛板，溶液温度为82℃，浸泡时间为3h，然后采用去离子水清洗并烘干备用；
（3）浆料制备：以重量比为10：3掺混纳米导电陶瓷粉末和有机添加剂，有机添加剂选用重量比为1：1：1的无水乙醇：CMC：聚氧化乙烯，进行球磨共混2~3h，过筛；其中，纳米导电陶瓷粉末选用实施例三的制备例；
（4）将浆料通过丝网印刷在刻蚀后的钛板上；
（5）采用HDR-II红外线加热器烘干20~25min；
（6）烧结：a、以2~5℃/min从室温升至500℃，保温2h；b、在氩气环境下，继续升温至1000℃，保温4h；在保护气氛下自然冷却到室温。
实施例十四：
一种高效电催化氧化电极生产工艺，包括如下步骤：
（1）钛板预处理：采用质量浓度为25%的氢氧化钠溶液对钛板进行超声碱洗除油，碱洗温度为82℃；
（2）钛板刻蚀：采用质量浓度为25%的草酸溶液浸泡钛板，溶液温度为85℃，浸泡时间为2.5h，然后采用去离子水清洗并烘干备用；
（3）浆料制备：以重量比为10：3掺混纳米导电陶瓷粉末和有机添加剂，有机添加剂选用重量比为1：1：1的CMC：松油醇：聚乙烯醇，进行球磨共混2~3h，过筛；其中，纳米导电陶瓷粉末选用实施例四的制备例；
（4）将浆料通过丝网印刷在刻蚀后的钛板上；
（5）采用HDR-II红外线加热器烘干20~25min；
（6）烧结：a、以2~5℃/min从室温升至400~500℃，保温2h；b、在氩气环境下，继续升温至1100℃，保温4.5h；在保护气氛下自然冷却到室温。
实施例十五：
一种高效电催化氧化电极生产工艺，包括如下步骤：
（1）钛板预处理：采用质量浓度为25%的氢氧化钠溶液对钛板进行超声碱洗除油，碱洗温度为82℃；
（2）钛板刻蚀：采用质量浓度为25%的草酸溶液浸泡钛板，溶液温度为85℃，浸泡时间为2h，然后采用去离子水清洗并烘干备用；
（3）浆料制备：以重量比为10：3掺混纳米导电陶瓷粉末和有机添加剂，有机添加剂选用重量比为1：1：1的松油醇：聚乙烯醇：聚氧化乙烯，进行球磨共混2~3h，过筛；其中，纳米导电陶瓷粉末选用实施例五的制备例；
（4）将浆料通过丝网印刷在刻蚀后的钛板上；
（5）采用HDR-II红外线加热器烘干20~25min；
（6）烧结：a、以2~5℃/min从室温升至500℃，保温2h；b、在氩气环境下，继续升温至1200℃，保温5h；在保护气氛下自然冷却到室温；
（7）在烧结后的钛板表面喷涂实施例六~实施例十任意一例的多孔吸附层。
对比例一：
（1）钛板预处理：采用质量浓度为25%的氢氧化钠溶液对钛板进行浸泡；
（2）钛板刻蚀：采用质量浓度为25%的草酸溶液浸泡钛板，浸泡时间为2h，然后采用去离子水清洗并烘干备用；
（3）浆料制备：以重量比为10：3掺混氧化钇粉末和无水乙醇，进行球磨共混2h，过筛；
（4）将浆料通过丝网印刷在刻蚀后的钛板上；
（5）采用电加热器烘干20~25min；
（6）烧结：在保护气氛下，升温至800℃，保温3h；然后在保护气氛下自然冷却到室温。
对比例二：与对比例一的区别之处在于步骤（3）中以重量比为10:3掺混氧化锆和无水乙醇。
对比例三：与对比例一的区别之处在于步骤（3）中以重量比为10:3掺混氧化锆、氧化钇混合物和无水乙醇，其中氧化锆与氧化钇以重量比为1:1掺混。
检测手段：
1、表观质量：采用蔡司光学仪器贸易有限公司的Axiovert200MAT型倒置金相显微镜。检测结果表明：对比例样品的电极表面分布着若干沟壑，实施例涉及的电极表面不但分布若干沟壑，还出现了缺陷位，显著提高了电极的比表面积。
2、电池效率：将实施例样品和对比例样品进行循环伏安测试，采用的电化学测试仪器为上海辰华公司的CH1604E型电化学工作站，扫描范围分别为-0.9V~0V，扫描速率为10mV/s，电流密度选用120mA/cm2。
电池效率的检测结果如下表所示：
通过上表可知，在120 mA/cm2电流密度下，电极的电压效率从80.5%提高到88.5%，能量效率从75.0%提高到82.7%，可见，经本发明制备的电极具有较高的电化学活性和电化学可逆性。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效电催化氧化电极生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）钛板预处理：采用质量浓度为20~25%的氢氧化钠溶液对钛板进行超声碱洗除油，碱洗温度为80~82℃；
（2）钛板刻蚀：采用质量浓度为20%~25%的草酸溶液浸泡钛板，溶液温度至少为80℃，浸泡时间至少2h，然后采用去离子水清洗并烘干备用；
（3）浆料制备：以重量比为10：3掺混纳米导电陶瓷粉末和有机添加剂，进行球磨共混2~3h，过筛；
（4）将浆料通过丝网印刷在刻蚀后的钛板上；
（5）烘干20~25min；
（6）烧结：a、以2~5℃/min从室温升至400~500℃，保温2h；b、在保护气氛下，继续升温至800~1200℃，保温3~5h；在保护气氛下自然冷却到室温。
2.根据权利要求1所述的一种高效电催化氧化电极生产工艺，其特征在于：所述纳米导电陶瓷粉末选用陶瓷化的Y2O3、RuO2、HfO2、BaTiO3中至少两种。
3.根据权利要求2所述的一种高效电催化氧化电极生产工艺，其特征在于，所述纳米导电陶瓷粉末的制备方法采用如下步骤：
（1）按照重量份计，称量聚硼硅氧烷 10~15份、纳米导电陶瓷粉末 50~55份、聚氧乙烯氢化蓖麻油 1~3份；
（2）将聚硼硅氧烷置于反应釜中，将聚氧乙烯氢化蓖麻油缓慢渗入聚硼硅氧烷中，在300℃温度下加热1.5~2h；
（3）将纳米导电陶瓷粉末高速分散在聚硼硅氧烷中，得到混合体，并在惰性气体保护下，在2400~2900℃温度中烧结；
（4）粉碎。
4.根据权利要求3所述的一种高效电催化氧化电极生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中烧结后的混合体在-25℃~-30℃的低温下冷却至室温。
5.根据权利要求4所述的一种高效电催化氧化电极生产工艺，其特征在于，所述纳米导电陶瓷粉末表面喷涂有多孔吸附层，所述多孔吸附层包括如下重量份的组分：丙烯酸 10~20份、丙烯酸酯类 20~30份、硅溶胶 15~20份、活性有机酸 5~10份、十二烷基硫酸钠 0.5~3份和硅烷偶联剂 0.3~1份。
6.根据权利要求5所述的一种高效电催化氧化电极生产工艺，其特征在于：所述丙烯酸酯类选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中至少两种。
7.根据权利要求1所述的一种高效电催化氧化电极生产工艺，其特征在于：所述有机添加剂选用无水乙醇、CMC、松油醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯中至少三种。
8.根据权利要求1所述的一种高效电催化氧化电极生产工艺，其特征在于：所述步骤（5）中采用红外加热烘干。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110180385A (zh) * 2019-06-19 2019-08-30 沈阳理工大学 多孔陶瓷催化氧化器及其制法、多用途高效空气净化装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2018015A (en) * 1978-03-28 1979-10-10 Union Carbide Corp Thin flexible exectrodes and the method for producing them
CN1375526A (zh) * 2001-03-16 2002-10-23 御国色素株式会社 导电性防氧化涂料和石墨电极
EP1708297A1 (en) * 1996-12-27 2006-10-04 Canon Kabushiki Kaisha Powdery material, electrode member, method for manufacturing same and secondary cell
US7259389B2 (en) * 2002-02-08 2007-08-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Organic electronic device and method for manufacturing the same
CN101346315A (zh) * 2005-10-28 2009-01-14 阿夸特克股份有限公司 新的高稳定水溶液、用于制备所述溶液的具有纳米涂层的电极和制备所述电极的方法
CN102350228A (zh) * 2011-07-12 2012-02-15 上海中科高等研究院 纳米负载钛基电催化膜及其制备方法
CN107208286A (zh) * 2015-01-21 2017-09-26 株式会社东芝 多孔质隔膜、其制造方法、次氯酸水制造用电极单元及使用了其的次氯酸水制造装置
CN107353041A (zh) * 2017-07-05 2017-11-17 中国建筑材料科学研究总院 SiC/SiC复合材料表面涂层体系及其制备方法
CN107500751A (zh) * 2017-08-03 2017-12-22 无锡南理工科技发展有限公司 纳米压电陶瓷材料的制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2018015A (en) * 1978-03-28 1979-10-10 Union Carbide Corp Thin flexible exectrodes and the method for producing them
EP1708297A1 (en) * 1996-12-27 2006-10-04 Canon Kabushiki Kaisha Powdery material, electrode member, method for manufacturing same and secondary cell
CN1375526A (zh) * 2001-03-16 2002-10-23 御国色素株式会社 导电性防氧化涂料和石墨电极
US7259389B2 (en) * 2002-02-08 2007-08-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Organic electronic device and method for manufacturing the same
CN101346315A (zh) * 2005-10-28 2009-01-14 阿夸特克股份有限公司 新的高稳定水溶液、用于制备所述溶液的具有纳米涂层的电极和制备所述电极的方法
CN102350228A (zh) * 2011-07-12 2012-02-15 上海中科高等研究院 纳米负载钛基电催化膜及其制备方法
CN107208286A (zh) * 2015-01-21 2017-09-26 株式会社东芝 多孔质隔膜、其制造方法、次氯酸水制造用电极单元及使用了其的次氯酸水制造装置
CN107353041A (zh) * 2017-07-05 2017-11-17 中国建筑材料科学研究总院 SiC/SiC复合材料表面涂层体系及其制备方法
CN107500751A (zh) * 2017-08-03 2017-12-22 无锡南理工科技发展有限公司 纳米压电陶瓷材料的制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TATSUKI OHJI ET AL.: "Innovative processing and manufacturing of advanced ceramics and composites II", 《JOHN WILEY & SONS》 *
方玲 等: "碳化硅多孔陶瓷制备与应", 《科研与应用》 *
曲远方: "《现代陶瓷材料及技术》", 31 May 2008 *
郑卓群: "《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》", 31 July 2014 *
陈昭琼: "《精细化工产品配方合成及应用》", 31 October 1999 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110180385A (zh) * 2019-06-19 2019-08-30 沈阳理工大学 多孔陶瓷催化氧化器及其制法、多用途高效空气净化装置

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