本發明專利技術公開了一種鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極及其制備和應用。所述方法包括以下步驟：首先對鈦基體表面處理，然后在鈦基體表面涂覆含Sn、Sb元素的溶膠-凝膠，提升PbO2層和鈦基體的結合，防止鈦基體在電氧化過程中鈍化，最后通過電沉積法將PVDF和Pb2+共沉積在SnO2-Sb2O5表面，得到鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極。本發明專利技術制備方法對設備要求低，制備工藝簡單。本發明專利技術所得的電極表面顆粒均勻、致密，具有較長的電極壽命、機械強度高、抗腐蝕性能好，電氧化能力強；作為陽極處理難降解有機廢水，降解效果良好。
【技術實現步驟摘要】
一種鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極及其制備和應用
本專利技術屬于電化學電極制備
，具體涉及一種鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化 鉛陽極及其制備和應用。
技術介紹
Pb02具有價格便宜，導電性好，析氧電位高，礦化能力強等特點，其性能優于傳統 的石墨電極和單質金屬電極，因此Pb0 2常被用作陽極電化學氧化有機污染物。 目前的二氧化鉛電極制備方法，通常在鈦基體表面處理后，涂覆中間層（a _Pb02、 鉬、錫銻等），電沉積二氧化鉛等基本過程，制備得到二氧化鉛陽極材料。但該法制備的Pb0 2 涂層存在內部應力，容易剝落而使耐久性下降，壽命降低，在電解有機污染物的過程中電極 性質不穩定。鑒于此，有必要對現有的二氧化鉛陽極材料的制備方法進行改進。
技術實現思路
為解決現有技術的缺點和不足之處，本專利技術的首要目的在于提供一種鈦基摻聚偏 二氟乙烯二氧化鉛陽極的制備方法。 本專利技術的另一目的在于提供上述制備方法得到的鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛 陽極。 本專利技術的再一目的在于提供上述制備方法得到的鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛 陽極的應用。 為實現上述專利技術目的，本專利技術采用如下技術方案： -種鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極的制備方法，包括以下步驟： (1)通過打磨、堿洗、酸洗和清洗，對鈦基體進行表面處理； (2)將等量的含Sn、Sb元素的溶膠-凝膠涂覆液分別涂覆于步驟（1)表面處理后 的鈦基體正反兩面，于120?150°C干燥5?15min，使溶劑揮發，再于450?550°C煅燒5? 15min ;重復上述涂覆-干燥-煅燒15?20次，得到Ti/Sn02-Sb205 ; (3)將電沉積液加入到電沉積反應器中，控制水浴溫度50?60°C，攪拌速度 1000?1500r/min ;然后以步驟（2)制備的Ti/Sn02-Sb205為陽極，將同樣面積的兩塊鈦基 體分別放置于陽極兩側作為陰極，進行電沉積反應，得到所述鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化 鉛陽極。 優選的，步驟（1)中所述打磨、堿洗、酸洗和清洗的具體操作為：先用砂紙打磨鈦 板（鈦基體）至出現銀白色金屬光澤；然后將打磨后的鈦板置于5% (質量）NaOH溶液中 堿洗，堿洗在90°C水浴中進行；再將堿洗后的鈦板置于10% (質量）鹽酸溶液中酸洗，酸洗 在98°C水浴中進行；最后用超純水清洗酸洗后鈦板。 優選的，步驟（2)中所述的含Sn、Sb元素的溶膠-凝膠涂覆液由如下方法制備得 至IJ :將檸檬酸和乙二醇按140g: 30mL的比例混合，攪拌溶解后將溶液加熱至90°C，然后加入 SnCl4 ·5Η20和SbCl3固體并保溫30min，得到所述溶膠-凝膠涂覆液；其中乙二醇、SnCl 4和 SbCl3 的比值為 30mL:9g:lg。 優選的，步驟（2)中通過移液槍將等量的溶膠-凝膠涂覆液分別涂覆于步驟（1) 表面處理后的鈦基體雙表面。 優選的，步驟（3)中所述電沉積具體操作為：先在高電流密度175mA/cm2條件下電 沉積20min后，于低電流密度87. 5mA/cm2條件下電沉積40min，之后將陽極取出并用超純水 沖洗干凈，晾干即得到所述鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極。 優選的，步驟（3)所述電沉積液通過如下制備方法得到：將60g硝酸鉛、0. 03mol 硝酸和〇. 15g氟化鈉溶于300mL超純水中，攪拌均勻得到超純水溶液；將2g聚偏二氟乙烯 溶于100mL的N-甲基吡咯烷酮中，攪拌均勻后與超純水溶液混合均勻，得到所述電沉積液。 由于聚偏二氟乙烯（PVDF)是一種疏水性較強的物質，較難溶于水，因此采用NMP 作為PVDF在水相中的助溶劑，有利于二氧化鉛和PVDF在Ti/Sn02-Sb205上均勻沉積。 上述制備方法得到的鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極。該電極表面顆粒均勻、 致密；采用加速壽命測試法（電流密度lA/cm 2)測試得電極的壽命為45. 75h。該電極電化 學氧化難降解污染物PF0A (被Brown和Wania列入120種北極潛在污染物名單），在電流密 度30mA/cm2,電氧化3h的條件下，，PF0A去除率92. 71%，可見該電極具有較強的電氧化能 力。 上述制備方法得到的鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極處理難降解有機廢水中 的應用。 與現有技術相比，本專利技術具有以下優點及有益效果： (l)PVDF是一種耐腐蝕、耐氧化的物質，將其摻雜在二氧化鉛沉積層中可以分散二 氧化鉛的內應力，提高鍍層的耐腐蝕性，延長電極壽命。因此，本專利技術通過向Pb0 2*層中添 加防腐顆粒物PVDF，而使應力分散，避免涂層中Pb02的連續分布，消除內應力，提高電極的 抗腐蝕性和壽命，制備的電極均勻致密。 (2)本專利技術采用涂覆法制備Sn02-Sb205中間層，使得表面二氧化鉛層與Ti基體更 緊密的結合，也可防止鈦基體在電氧化過程中鈍化。 (3)本專利技術所述的制備方法易于操作，對設備要求較低；制備電極表面均勻、致 密；涂層不易脫落，結合力好，電極壽命從Ti/Pb0 2的2. 45h延長到Ti/Sn02-Sb205/Pb02_PVDF 的 45. 75h ;析氧電位從 Ti/Pb02 的 1. 42V 提高到 Ti/Sn02-Sb205/Pb02_PVDF 的 1. 83V，同時電 氧化能力有較大的提高。 【附圖說明】 圖1為對比例1傳統恒電流法制備的Ti/Pb02電極表面形貌； 圖2為實施例1制備的Ti/Sn02-Sb205/Pb0 2_PVDF電極表面形貌； 圖3為對比例1制備的Ti/Pb02和實施例1制備的Ti/Sn02-Sb 205/Pb02_PVDF電極 的析氧電位； 圖4為對比例1制備的Ti/Pb02和實施例1制備的Ti/Sn02-Sb 205/Pb02_PVDF電極 對全氟辛酸的去除率。 【具體實施方式】 下面結合實施例和附圖對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限 于此。 實施例1 -種鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極的制備方法，包括以下步驟： (1)將邊長為42cm的正方形鈦板依次用240目和360目的砂紙打磨至出現銀白色 金屬光澤；然后將打磨后的鈦板置于水浴90°C、5% (質量）NaOH溶液中進行堿洗lh ;再將 堿洗后的鈦板置于水浴98°C、10% (質量）鹽酸溶液中進行酸洗2h;最后用超純水清洗，得 到預處理后的鈦基體； (2)采用移液槍將等量的溶膠-凝膠涂覆液分別涂覆于步驟（1)預處理后的鈦 基體正反兩面，然后將其置于烘箱中，在140°C干燥lOmin，使溶劑揮發，再置于馬弗爐中 在500°C煅燒lOmin ;將鈦基體取出冷卻后，重復上述涂覆-干燥-煅燒18次，得到Ti/ Sn02-Sb205 ;最后一次在馬弗爐在煅燒時，退火2h ; 其中所述的溶膠-凝膠涂覆液由如下方法制備得到：將檸檬酸和乙二醇按 140g:30mL的比例混合，攪拌溶解后將溶液加熱至90°C，然后加入SnCl 4 · 5H20和SbCl3固 體（乙二醇：SnCl4 :SbCl3 = 30mL:9g: lg)并保溫30min，得到所述溶膠-凝膠涂本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)通過打磨、堿洗、酸洗和清洗，對鈦基體進行表面處理；(2)將等量的含Sn、Sb元素的溶膠?凝膠涂覆液分別涂覆于步驟(1)表面處理后的鈦基體正反兩面，于120～150℃干燥5～15min，再于450～550℃煅燒5～15min；重復上述涂覆?干燥?煅燒15～20次，得到Ti/SnO2?Sb2O5；(3)將電沉積液加入到電沉積反應器中，控制水浴溫度50～60℃，攪拌速度1000～1500r/min；然后以步驟(2)制備的Ti/SnO2?Sb2O5為陽極，將同樣面積的兩塊鈦基體分別放置于陽極兩側作為陰極，進行電沉積反應，得到所述鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極。
【技術特征摘要】
1. 一種鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 通過打磨、堿洗、酸洗和清洗，對鈦基體進行表面處理； (2) 將等量的含Sn、Sb元素的溶膠-凝膠涂覆液分別涂覆于步驟⑴表面處理后的鈦 基體正反兩面，于120?150°C干燥5?15min，再于450?550°C煅燒5?15min ;重復上 述涂覆-干燥-煅燒15?20次，得到Ti/Sn02-Sb205 ; (3) 將電沉積液加入到電沉積反應器中，控制水浴溫度50?60°C，攪拌速度1000? 1500r/min ;然后以步驟（2)制備的Ti/Sn02-Sb205為陽極，將同樣面積的兩塊鈦基體分別放 置于陽極兩側作為陰極，進行電沉積反應，得到所述鈦基摻聚偏二氟乙烯二氧化鉛陽極。2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中所述打磨、堿洗、酸洗和清 洗的具體操作為：先用砂紙打磨鈦基體至出現銀白色金屬光澤；然后將打磨后的鈦基體置 于5% (質量）NaOH溶液中堿洗,堿洗在90°C水浴中進行；再將堿洗后的鈦基體置于10% (質量）鹽酸溶液中酸洗，酸洗在98°C水浴中進行；最后用水清洗酸洗后的鈦基體。3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中所述的含Sn、Sb元素的 溶膠-凝膠涂覆液由如下方法制備得到：將檸檬酸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：卓瓊芳，向前，虢清偉，
申請(專利權)人：環境保護部華南環境科學研究所，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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