一種二氧化鈦改性二氧化鉛電極的制備方法及其應用技術

本發明專利技術涉及一種二氧化鈦改性二氧化鉛電極的制備方法及其應用，屬于電極材料技術領域。所述方法如下：先將鈦板進行清洗，然后進行粗糙化處理，再將鈦板浸漬到草酸水溶液中除去氧化層，最后將鈦板再用去離子水清洗并吹干；將含有錫離子和銻離子的溶液涂覆在處理后的鈦板并進行燒結，重復多次涂覆和燒結過程，得到涂覆中間層的鈦板；以鉛板為陰極，以涂覆中間層的鈦板為陽極，以含有納米TiO

Method for preparing titanium dioxide modified two lead oxide electrode and application thereof

The invention relates to a preparation method of titanium dioxide modified two lead oxide electrode and an application thereof, belonging to the technical field of electrode materials. The method is as follows: first, the titanium plate for cleaning, then roughened, and then remove the oxide layer of titanium plate is impregnated with oxalic acid in aqueous solutions, the titanium plate washing with deionized water and dried; coating a solution containing tin and antimony ions to ions in the treated titanium plate and sintered, repeat several coating and sintering process, titanium plate coated by the middle layer; to lead as cathode to titanium coated layer as anode, with nano TiO

【技術實現步驟摘要】
一種二氧化鈦改性二氧化鉛電極的制備方法及其應用
本專利技術涉及一種二氧化鈦改性二氧化鉛電極的制備方法及其應用，具體涉及一種以鈦為基體且含有錫銻氧化物中間層的二氧化鈦改性二氧化鉛電極(簡稱Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-TiO2電極)及其在光電催化降解污染物中的應用，屬于電極材料

技術介紹
PbO2作為一種電極材料被廣泛應用在析氧反應、化學品生產、制備臭氧以及廢水處理中(LiX,PletcherD,WalshFC.Electrodepositedleaddioxidecoatings[J].ChemicalSocietyReviews,2011,40:3879-3894.)。納米功能材料作為一類同基體相復合的增強體，有著諸多和常規材料不同的新特性，例如小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應等(KomedaT,KatohK,YamashitaM.Double-deckerphthalocyaninecomplex:Scanningtunnelingmicroscopystudyoffilmformationandspinproperties[J].ProgressinSurfaceScience,2014,89:127-160)，從而使得納米材料擁有特殊的熱、力、電、磁、光學特性。如果能夠將納米功能材料均勻分散到PbO2基質中，有望進一步增進PbO2基體材料的性能；另外，PbO2也能夠增進與其相復合的納米功能材料的電化學性能(ChenBuming,GuoZhongcheng,XuRuidong.Electrosynthesisandphysicochemicalpropertiesofα-PbO2-CeO2-TiO2compositeelectrodes[J].TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina,2013,23:1191-1198)。因此，PbO2基納米復合功能材料在電催化降解、制備、能量存儲等方向擁有深遠的研究和使用價值。TiO2具有光催化活性，將其附著在PbO2電極上能夠產生光電協同效應，李國亭等人(李國亭，曲久輝，張西旺等.TiO2改性β-PbO2電極光電協同降解偶氮染料酸性橙Ⅱ[J].科學通報.2005,50(7):632-637.)制備了TiO2改性β-PbO2電極，證明了該電極在降解酸性橙Ⅱ中具有明顯的光電協同效應，但是目前研究制備的PbO2電極仍然存在電極顆粒附著難以控制、催化效果不十分理想的問題。AnHao等(AnHao,LiQin,TaoDejing,etal.ThesynthesisandcharacterizationofTi/SnO2-Sb2O3/PbO2electrodes:Theinfluenceofmorphologycausedbydifferentelectrochemicaldepositiontime[J].AppliedSurfaceScience,2011,258:218-224.)通過陽極電沉積制備出Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2含有中間層的電極，中間層(SnO2+Sb2O3)的加入能夠有效改善電極的電化學催化性能，苯酚能夠被完全降解。但是，單純使用PbO2電極存在著電極表面積較小導致催化效率偏低，電極壽命較短；且單純使用電催化手段也使得催化效率受到一定的限制，雖然能夠較好的去除小分子物質，但對于實際污水中的一些大分子物質仍需要進一步驗證。
技術實現思路
針對現有技術中存在的不足，本專利技術的目的之一在于提供一種二氧化鈦改性二氧化鉛電極的制備方法，采用電沉積法在鈦基體和SnO2-Sb2O3上共沉積TiO2和PbO2，一部分TiO2納米顆粒包裹在PbO2的內部，一部分TiO2納米顆粒吸附在PbO2的表面，充分發揮了TiO2和PbO2的光電協同催化作用；所制備的電極對于偶氮類有機染料有很好的降解作用。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的。一種二氧化鈦改性二氧化鉛電極的制備方法，所述方法步驟如下：步驟1.鈦板的預處理先將鈦板進行清洗，然后進行粗糙化處理，再將鈦板浸漬到溫度為70℃～90℃且質量分數為10％～20％的草酸水溶液中1.5h～3h以除去氧化層；將鈦板從草酸水溶液中取出后，再用去離子水清洗并吹干；步驟2.錫銻氧化物中間層的制備將含有錫離子和銻離子的溶液涂覆在步驟1預處理后的鈦板上，然后先將鈦板置于90℃～110℃下10min～15min，除去溶劑，再將鈦板置于200℃～500℃下燒結10min～15min；重復8～12次上述涂覆和燒結過程，且最后一次燒結時間為2h～2.5h，得到涂覆中間層的鈦板；步驟3.電沉積PbO2-TiO2以鉛板為陰極，以涂覆中間層的鈦板為陽極，以含有納米TiO2顆粒的Pb(NO3)2和NaF的混合溶液為電沉積液，在25mA/cm2～35mA/cm2的電流密度下電沉積1h～1.5h，得到所述電極；其中，電沉積液的攪拌速率為100rpm～150rpm，電沉積液的溫度為25℃～32℃。步驟1中，所述鈦板的材質優選純度不小于99.5％的工業純鈦。步驟2中，含有錫離子和銻離子的溶液配制過程如下：將SnCl2與SbCl3按照10:1的質量比溶于異丙醇中，然后再加入濃鹽酸，靜置2d～4d，待配制的溶液變為淺黃綠色后即可使用；其中，濃鹽酸為質量分數不小于36％的濃鹽酸，SbCl3的質量與濃鹽酸的質量比為1:8～15。步驟2中，采用逐次均勻升溫的方法進行燒結，相鄰兩次燒結的溫度差為(C終-C初)/n；其中，C初為第一次燒結的溫度，C終為最后一次燒結的溫度，n為燒結的次數。步驟3中，納米TiO2是純度不小于99.5％的銳鈦礦型納米TiO2。步驟3的電沉積液中，納米TiO2顆粒的濃度為8g/L～15g/L，Pb(NO3)2的濃度為0.19mol/L～0.28mol/L，NaF的濃度為0.008mol/L～0.012mol/L，電沉積液的pH值為2～3。一種本專利技術所述二氧化鈦改性二氧化鉛電極的應用，所述電極適用于降解偶氮類有機染料；降解偶氮類有機染料時，陰極為鉛板，陽極為本專利技術所述電極，電流密度為30mA/cm2～60mA/cm2，待降解的偶氮類有機染料在溶液中的初始濃度為30mg/L～40mg/L，溶液中作為導電鹽的Na2SO4的濃度0.05mol/L～0.08mol/L，溶液pH值為2～3。所述偶氮類有機染料優選羅丹明B、亞甲基藍或酸性橙7。有益效果(1)本專利技術所述電極的電沉積過程中，一部分活性TiO2納米顆粒包裹在PbO2內部，使PbO2的粒徑變小，活性表面積增大，表面更加致密平整，析氧電位提高，使用壽命明顯提高；另一部分活性TiO2納米顆粒附著在PbO2的表面，起到了和PbO2進行光電協同催化的作用。(2)本專利技術所述的電極中具有錫銻氧化物中間層，與直接在鈦基體上沉積PbO2相比，能夠有效改善電極的電化學催化性能，提高對有機物的降解效率；此外，錫銻中間層的加入能夠減小鈦基體和二氧化鉛之間的內應力，從而延長電極使用壽命。(3)本專利技術所述的電極適用于降解偶氮類有機染料廢水，對偶氮類有機染料的去除率可達90％以上，COD去除率達65％以上，能耗降低17％左右，此外，降解的最終產物為二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種二氧化鈦改性二氧化鉛電極的制備方法，其特征在于：所述方法步驟如下：步驟1.鈦板的預處理先將鈦板進行清洗，然后進行粗糙化處理，再將鈦板浸漬到溫度為70℃～90℃且質量分數為10％～20％的草酸水溶液中1.5h～3h；將鈦板從草酸水溶液中取出后，再用去離子水清洗并吹干；步驟2.錫銻氧化物中間層的制備將含有錫離子和銻離子的溶液涂覆在預處理后的鈦板上，然后先將鈦板置于90℃～110℃下10min～15min，再將鈦板置于200℃～500℃下燒結10min～15min；重復8～12次上述涂覆和燒結過程，且最后一次燒結時間為2h～2.5h，得到涂覆中間層的鈦板；步驟3.電沉積PbO

【技術特征摘要】
1.一種二氧化鈦改性二氧化鉛電極的制備方法，其特征在于：所述方法步驟如下：步驟1.鈦板的預處理先將鈦板進行清洗，然后進行粗糙化處理，再將鈦板浸漬到溫度為70℃～90℃且質量分數為10％～20％的草酸水溶液中1.5h～3h；將鈦板從草酸水溶液中取出后，再用去離子水清洗并吹干；步驟2.錫銻氧化物中間層的制備將含有錫離子和銻離子的溶液涂覆在預處理后的鈦板上，然后先將鈦板置于90℃～110℃下10min～15min，再將鈦板置于200℃～500℃下燒結10min～15min；重復8～12次上述涂覆和燒結過程，且最后一次燒結時間為2h～2.5h，得到涂覆中間層的鈦板；步驟3.電沉積PbO2-TiO2以鉛板為陰極，以涂覆中間層的鈦板為陽極，以含有納米TiO2顆粒的Pb(NO3)2和NaF的混合溶液為電沉積液，在25mA/cm2～35mA/cm2的電流密度下電沉積1h～1.5h，得到所述電極；其中，電沉積液的攪拌速率為100rpm～150rpm，電沉積液的溫度為25℃～32℃。2.根據權利要求1所述的一種二氧化鈦改性二氧化鉛電極的制備方法，其特征在于：步驟1中，所述鈦板的材質為純度不小于99.5％的工業純鈦。3.根據權利要求1所述的一種二氧化鈦改性二氧化鉛電極的制備方法，其特征在于：步驟2中，含有錫離子和銻離子的溶液配制過程如下：將SnCl2與SbCl3按照10:1的質量比溶于異丙醇中，然后再加入濃鹽酸，靜置2d～4d，待配制的溶液變為淺黃綠色后即可使用；其中，濃鹽酸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李楊，陳智，劉治生，
申請(專利權)人：河北智生環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：河北,13