CN114717590B - 一种钴基析氯催化剂电极制备方法 - Google Patents
一种钴基析氯催化剂电极制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114717590B CN114717590B CN202210236393.0A CN202210236393A CN114717590B CN 114717590 B CN114717590 B CN 114717590B CN 202210236393 A CN202210236393 A CN 202210236393A CN 114717590 B CN114717590 B CN 114717590B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- catalyst
- solution
- glassy carbon
- catalyst electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/052—Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/24—Halogens or compounds thereof
- C25B1/26—Chlorine; Compounds thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种钴基析氯催化剂电极制备方法,包括以下步骤S1.将CoCl2·6H2O、NaCl和六亚甲基四胺溶解在乙醇水溶液中,置于油浴或水浴中,采用均相沉淀,得到催化剂粉末;S2.对玻碳电极进行预处理,将得到的催化剂粉末和炭黑、Nafion溶液混在乙醇水溶液中配置成墨水,取一定量的墨水滴在玻碳电极上等待成膜,形成催化剂电极;S3.将催化剂电极、碳棒和饱和甘汞电极放入NaCl溶液中,在室温下进行线性扫描,取出电极室温下干燥,完成催化剂电极活化。其优点在于,开发低成本、高活性的电解海水析氯催化剂有助于进一步推动电解海水析氯技术在海洋防污方向的应用。
Description
技术领域
本发明属于海洋污损防护技术领域,具体涉及一种钴基析氯催化剂电极的制备方法。
背景技术
在开发利用海洋资源的过程中,船舶、采油平台等设施却不可避免地遭遇到海洋生物污损问题。海洋生物污损严重阻碍海洋经济的发展,全世界每年由生物污损造成的损失难以估算,因此,海洋防污已逐渐引起世界各国的重视。这也刺激了人们对海洋设备的防污损技术的开发。目前,市场上用于防污的手段主要有以下三种:(1)机械清除;(2)涂装防污涂料,包括自抛光防污涂料、低表面能防污涂料、天然产物防污涂料以及仿生防污涂料;(3)基于局部电解海水活性氯生成的生物杀灭剂生成系统。缺陷在于成本较高,效率较低。涂料在海水中的降解缓慢且不可控,抗污的广谱性差,目前还在不断地研发当中。电化学氯化局部生成生物杀灭剂因其操作简单、可控性强成为最有前景的海洋防污技术。目前成熟的商业级析氯电极-DSA电极仅仅解决了电解高浓度氯离子的问题,对于电解海水还存在低选择性和低稳定性等问题。此外,目前针对电解海水析氯的催化剂大多都还是基于贵金属及其氧化物的研究,由于高成本使得其应用受限。
发明内容
技术上述问题,本发明旨在开发一种低成本、高活性的电解海水析氯催化剂,其技术方案为,
一种钴基析氯催化剂电极制备方法,包括以下步骤:
S1.将CoCl2·6H2O、NaCl和六亚甲基四胺溶解在乙醇水溶液中,置于油浴或水浴中,采用均相沉淀,得到催化剂粉末;
S2.对玻碳电极进行预处理,将得到的催化剂粉末和炭黑、Nafion溶液混在乙醇水溶液中配置成墨水,取一定量的墨水滴在玻碳电极上等待成膜,形成催化剂电极;
S3.将催化剂电极、碳棒和饱和甘汞电极放入NaCl溶液中,在室温下进行线性扫描,取出电极室温下干燥,完成催化剂电极活化。
进一步优选的,步骤S1中,CoCl2·6H2O浓度为20mM,NaCl浓度为100mM,六亚甲基四胺浓度为60mM,乙醇与去离子水的体积比为1:9,油浴或水浴加热温度为60℃-100℃。
进一步优选的,步骤S2中,催化剂粉末50-100mg,炭黑粉末20-50mg, Nafion溶液80-120μL,混在乙醇水溶液中,乙醇水溶液配置为乙醇溶液250-350 μL,超纯水250-350μL。
进一步优选的,步骤S2中,玻碳电极需进行预处理,具体步骤为:在麂皮上撒上少量半径为0.5μm的三氧化二铝抛光粉,然后滴加少量去离子水,用玻碳电极稍微搅匀,然后竖直地将玻碳电极在上面均匀画“8”字形进行研磨,接着用去离子水冲洗表面,擦拭或吹干,预处理后取1μL混匀的墨水滴在表面,红外灯照射30秒,形成催化剂电极。
进一步优选的,步骤S3中,将玻碳电极、碳棒和饱和甘汞电极放入60mL 3.5%NaCl溶液中,在室温下进行线性扫描,扫描速率为10mV/s,从0.5V开始扫到 1.5V停止。
进一步优选的,所述催化剂电极作为阳极,其作为催化剂阳极电解海水制氯,用于水下光学窗口防污。
有益效果
1)本发明负载电解海水析氯的非贵金属催化剂的电极可以显著提高电解海水的效率,并且可以在短时间、小电压的通电情况下产生足量且可控制的具有生物杀灭作用的有效氯,从而达到防污的效果。
2)本发明的非贵金属析氯催化剂电极的制备过程简单,并且通过对催化剂的活化处理,提高其电催化活性,制备方法所使用的实验的仪器和药品也容易获得,对环境无危害。
附图说明
图1为实例方法制备的钴基粉末催化剂的X射线衍射图(XRD)。
图2为实例方法制备的粉末催化剂的扫描电镜图(SEM)。
图3为实例方法制备的钴基催化剂电极和商用析氯电极DSA在3.5%NaCl 溶液中的线性扫描曲线,扫描速率10mV/s。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面结合附图和具体实施例,对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本说明书所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
本实施例的非贵金属析氯催化剂电极,采用均相沉淀法制备,具体包括以下步骤:
S1.所述浓度为20mM的CoCl2·6H2O,浓度为100mM的NaCl,浓度为60mM 的HMT溶解在乙醇水溶液中,在乙醇水溶液中,乙醇与去离子水的体积比为1:9,将配置好的溶液置于油浴或水浴中,加热温度为90℃,采用均相沉淀,得到催化剂粉末。
S2.玻碳电极需进行预处理,具体步骤为:在麂皮上撒上少量半径为0.5μm 的三氧化二铝抛光粉,然后滴加少量去离子水,用玻碳电极稍微搅匀,然后竖直地将玻碳电极在上面均匀画“8”字形进行研磨,接着用去离子水冲洗表面,擦拭或吹干,
将催化剂粉末70mg,炭黑粉末30mg,Nafion溶液100μL混在乙醇水溶液 (乙醇溶液300μL,超纯水300μL)中,配置成墨水,
将1μL混匀的墨水滴在预处理后的玻碳电极上,红外灯照射30秒,待玻碳电极和墨水成膜后形成催化剂电极;
S3.将处理好的玻碳电极作为工作电极,碳棒和饱和甘汞电极分别作为对电极和参比电极;将玻碳电极、碳棒和饱和甘汞电极放入60mL 3.5%NaCl溶液中,在室温下进行线性扫描,扫描速率为10mV/s,从0.5V开始扫到1.5V停止,取出电极室温下干燥,完成催化剂电极活化。
所述催化剂电极作为阳极,其作为催化剂阳极电解海水制氯,用于水下光学窗口防污。
对本实施例制备的催化剂电极进行X射线衍射测定,如图1所示,根据XRD 图可以确定所制备的析氯催化剂的主要成分是Co(OH)2-Cl(Co(OH)2-Cl在最初的合成方法中叫α-Co(OH)2,属于Co(OH)2其中一种晶型,由于此处和已知材料 Co(OH)2-Cl的PDF卡片相对应,故后续都称为Co(OH)2-Cl)。
图2为本实施例制备的Co(OH)2-Cl电解海水析氯催化剂的SEM图。根据 SEM图可以清楚的看出,Co(OH)2-Cl析氯催化剂样品团聚现象很明显,由多个表面光滑的多边形薄片插在一起,形成球状(图2a、b),单个六边形的横向尺寸为2μm到8μm不等,相邻边缘角度为120°,而无氯插层的样品呈较厚的六边形片状结构,单个六边形的横向尺寸为5-7μm,且具有良好的分散性(图2c、d)。片层结构形成的球状比分散的六边形片层有明显较大的反应比表面积,使材料得以充分利用,进而提高材料的电化学性能。
本对实施例制备的催化剂电极的电催化活性进行测试:
图3为本实施例制备的Co(OH)2电解海水析氯催化剂阳极和商用析氯电极 DSA在3.5%NaCl溶液中的线性扫描曲线,可以看出本实施例所制备Co(OH)2薄膜催化剂电极电解海水析氯性能优于商用DSA电极。
Claims (2)
1.一种钴基析氯催化剂电极制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.将CoCl2·6H2O、NaCl和六亚甲基四胺溶解在乙醇水溶液中,置于油浴或水浴中,采用均相沉淀,得到催化剂粉末;
CoCl2·6H2O浓度为20mM,NaCl浓度为100mM,六亚甲基四胺浓度为60mM,乙醇与去离子水的体积比为1:9,油浴或水浴加热温度为60℃-100℃;
S2.对玻碳电极进行预处理,将得到的催化剂粉末和炭黑、Nafion溶液混在乙醇水溶液中配置成墨水,取一定量的墨水滴在玻碳电极上,进行红外灯照射,玻碳电极和墨水成膜后形成催化剂电极;
催化剂粉末50-100mg,炭黑粉末20-50mg,Nafion溶液80-120μL,混在乙醇水溶液中,乙醇水溶液配置为乙醇溶液250-350μL,超纯水250-350μL;
玻碳电极需进行预处理,具体步骤为:在麂皮上撒上少量半径为0.5μm的三氧化二铝抛光粉,然后滴加少量去离子水,用玻碳电极稍微搅匀,然后竖直地将玻碳电极在上面均匀画“8”字形进行研磨,接着用去离子水冲洗表面,擦拭或吹干,预处理后取1μL混匀的墨水滴在表面,红外灯照射30秒,形成催化剂电极;
S3.将催化剂电极、碳棒和饱和甘汞电极放入NaCl溶液中,在室温下进行线性扫描,取出电极室温下干燥,完成催化剂电极活化;
将玻碳电极、碳棒和饱和甘汞电极放入60mL 3.5%NaCl溶液中,在室温下进行线性扫描,扫描速率为10mV/s,从0.5V开始扫到1.5V停止。
2.根据权利要求1所述的一种钴基析氯催化剂电极制备方法,其特征在于,所述催化剂电极作为阳极,其作为催化剂阳极电解海水制氯,用于水下光学窗口防污。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210236393.0A CN114717590B (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种钴基析氯催化剂电极制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210236393.0A CN114717590B (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种钴基析氯催化剂电极制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114717590A CN114717590A (zh) | 2022-07-08 |
CN114717590B true CN114717590B (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=82238091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210236393.0A Active CN114717590B (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种钴基析氯催化剂电极制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114717590B (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009116378A1 (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-24 | 国立大学法人東京大学 | 固体遷移金属水酸化物膜、α型水酸化コバルト膜、固体遷移金属水酸化物製造方法、α型水酸化コバルト製造方法、固体遷移金属水酸化物製造装置、遷移金属酸化物の製造方法、水和リチウムコバルト酸化物の製造方法、遷移金属酸化物膜、コバルト酸化物膜、及び、電極材料 |
WO2009136711A2 (ko) * | 2008-05-06 | 2009-11-12 | 한국화학연구원 | 피셔-트롭쉬 합성용 코발트계 촉매 및 이의 제조방법 |
CN104005047A (zh) * | 2014-06-11 | 2014-08-27 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 新型的电解低温海水防污用混合金属氧化物电极 |
KR101508756B1 (ko) * | 2013-10-01 | 2015-04-07 | 재단법인대구경북과학기술원 | 단분산성 β-수산화코발트 입자의 제조방법 및 이로부터 수득되는 β-수산화코발트 입자 |
CN113529132A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-10-22 | 中国科学院海洋研究所 | 一种钴基催化剂电极及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8946116B2 (en) * | 2006-09-22 | 2015-02-03 | Ocean University Of China | Nanometer powder catalyst and its preparation method |
AU2009260794A1 (en) * | 2008-06-18 | 2009-12-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Catalytic materials, electrodes, and systems for water electrolysis and other electrochemical techniques |
JP5008043B1 (ja) * | 2011-09-13 | 2012-08-22 | 学校法人同志社 | 塩素発生用陽極 |
-
2022
- 2022-03-10 CN CN202210236393.0A patent/CN114717590B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009116378A1 (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-24 | 国立大学法人東京大学 | 固体遷移金属水酸化物膜、α型水酸化コバルト膜、固体遷移金属水酸化物製造方法、α型水酸化コバルト製造方法、固体遷移金属水酸化物製造装置、遷移金属酸化物の製造方法、水和リチウムコバルト酸化物の製造方法、遷移金属酸化物膜、コバルト酸化物膜、及び、電極材料 |
WO2009136711A2 (ko) * | 2008-05-06 | 2009-11-12 | 한국화학연구원 | 피셔-트롭쉬 합성용 코발트계 촉매 및 이의 제조방법 |
KR101508756B1 (ko) * | 2013-10-01 | 2015-04-07 | 재단법인대구경북과학기술원 | 단분산성 β-수산화코발트 입자의 제조방법 및 이로부터 수득되는 β-수산화코발트 입자 |
CN104005047A (zh) * | 2014-06-11 | 2014-08-27 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 新型的电解低温海水防污用混合金属氧化物电极 |
CN113529132A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-10-22 | 中国科学院海洋研究所 | 一种钴基催化剂电极及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张盾.海洋环境生物腐蚀污损与防护.装备环境工程.2016,第13卷(第4期),全文. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114717590A (zh) | 2022-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Feng et al. | Applications of anodized TiO2 nanotube arrays on the removal of aqueous contaminants of emerging concern: a review | |
Wang et al. | Electrochemical reduction of CO2 to formate catalyzed by electroplated tin coating on copper foam | |
Hao et al. | Fabrication and characterization of PbO2 electrode modified with [Fe (CN) 6] 3− and its application on electrochemical degradation of alkali lignin | |
Li et al. | Fabrication of cerium-doped lead dioxide anode with improved electrocatalytic activity and its application for removal of Rhodamine B | |
Recio et al. | The preparation of PbO2 coatings on reticulated vitreous carbon for the electro-oxidation of organic pollutants | |
Wang et al. | Electrocatalytic degradation of methylene blue on Co doped Ti/TiO2 nanotube/PbO2 anodes prepared by pulse electrodeposition | |
CN102220616B (zh) | 二氧化钛纳米管阵列的制备方法 | |
Khairol et al. | Photocatalytic study of ZnO-CuO/ES on degradation of Congo red | |
CN106492846A (zh) | 一种高效裂解水产氢低过电位电催化剂及其制备方法 | |
CN108499585A (zh) | 含磷复合物及其制备与应用 | |
Yolaçan et al. | Enhanced photoelectrochemical and photocatalytic properties of 3D-hierarchical ZnO nanostructures | |
Li et al. | A novel electro-catalytic ozonation process for treating Rhodamine B using mesoflower-structured TiO2-coated porous titanium gas diffuser anode | |
Wanotayan et al. | Microstructures and photocatalytic properties of ZnO films fabricated by Zn electrodeposition and heat treatment | |
CN106277229A (zh) | 一种修饰电极电催化氧化处理有毒有机污染物阿特拉津的方法 | |
CN106395998A (zh) | 一种含盐废水资源化处理方法 | |
CN104313663A (zh) | 一种N、Ti3+共掺杂的可见光催化TiO2纳米管阵列的制备方法 | |
Kerli et al. | Structural and morphological properties of boron doped V 2 O 5 thin films: highly efficient photocatalytic degradation of methyl blue | |
Jin et al. | High-performance Ti/IrO2–RhOx–Ta2O5 electrodes for polarity reversal applications | |
Protsenko et al. | Fabrication and characterization of multifunctional Fe/TiO2 composite coatings | |
CN102302932A (zh) | 海水电解反应阳极Sn-Ru-Ir/TiO2纳米粒子催化剂及其制备方法 | |
Shen et al. | A nanoporous Three-dimensional graphene aerogel doped with a carbon quantum Dot-TiO2 composite that exhibits superior activity for the catalytic photodegradation of organic pollutants | |
CN105836857A (zh) | 高{001}晶面暴露比例的纳米级TiO2/碳气凝胶电极及其制备方法和应用 | |
CN111218697A (zh) | 一种具有八面体晶面的Pb电极、制备方法及其应用 | |
CN114717590B (zh) | 一种钴基析氯催化剂电极制备方法 | |
Li et al. | Unveiling the mechanism and performance of electrocatalytic hydrodechlorination of chlorinated PPCPs by electron-rich palladium electrode modulated through PANI-rGO interlayer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |