對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板及制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板的制備工藝。將清洗后的鈦片在草酸溶液中刻蝕2h，然后經(jīng)過鍍鉑處理得到物質(zhì)A。配制溶液B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4、D1、D2。物質(zhì)A經(jīng)溶液B1處理后得到物質(zhì)B1；物質(zhì)B1經(jīng)溶液B2后得到物質(zhì)B2；物質(zhì)B2經(jīng)溶液C1處理后得到物質(zhì)C1；物質(zhì)C1經(jīng)溶液C2處理后得到物質(zhì)C2；物質(zhì)C2經(jīng)溶液B3處理后得到物質(zhì)B3；物質(zhì)B3經(jīng)溶液B4處理后得到物質(zhì)B4；物質(zhì)B4經(jīng)溶液C3處理后得到物質(zhì)C3；物質(zhì)C3經(jīng)溶液C4處理后得到物質(zhì)C4；物質(zhì)C4經(jīng)溶液D1處理后得到物質(zhì)D1；物質(zhì)D1經(jīng)溶液D2處理得到的物質(zhì)即為對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板，該電催化陽極板具有活性高、適應(yīng)性強(qiáng)、壽命長等特點(diǎn)。
【專利說明】對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板及制備工
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【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電催化氧化法處理廢水的化學(xué)修飾電極【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板及制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]電催化氧化技術(shù)通過產(chǎn)生羥基自由基等強(qiáng)氧化性的活性基團(tuán)來降解廢水中的有機(jī)污染物，具有無二次污染、成本低、適用性強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)，在處理高濃度、難生化降解廢水方面具有應(yīng)用潛力。電化學(xué)反應(yīng)一般是在電極表面附近進(jìn)行的，因此電極表面性能如何至關(guān)重要，選擇適合的電極材料和對其改性，以改善電極的表面催化性能，便成了電化學(xué)工作者研究的新課題。近30年來，鈦基陽極板已發(fā)展成為金屬氧化物電極的主要形式，目前修飾鈦電極所使用的金屬氧化物主要有氧化釕、氧化錳、氧化鉛、氧化鉬、氧化銥、錫銻氧化物等。電催化電極的表面微觀結(jié)構(gòu)和狀態(tài)是影響電催化性能的重要因素，而電極的制備方法直接影響到電極的表面結(jié)構(gòu)，因而選擇合適的電極制備方法是提高電極電催化活性至關(guān)重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前還缺少電極制備方法方面的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板及制備工藝，所述對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板為負(fù)載Pt摻雜CoO-SnO鍍SrO膜鈦基陽極板。其制備工藝的具體步驟如下:
[0004](I)用240號氧化鋁耐水砂紙將鈦片表面打磨至出現(xiàn)金屬光澤，然后將其放入培養(yǎng)皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，取出先用自來水沖洗，再用去離子水沖洗，然后放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min
[0005](2)將步驟⑴得到的鈦片放置在10%的草酸溶液中刻蝕2h，然后取出先用自來水沖洗，再用去離子水沖洗后放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾干后保存在無水乙醇中備用；
[0006](3)利用輝光放電對步驟(2)得到的鈦片表面進(jìn)行預(yù)處理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控濺射機(jī)上完成磁控濺射鍍鉬得到物質(zhì)A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2Pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ；
[0007](4)將正丁醇、異丙醇、異丁醇、無水乙醇按等體積比例混合，得到溶液AjfCo (NO3)2.6H20溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ;將SnCl2.H2O溶于無水乙醇制成濃度為0.5mol/L的溶液C ;將Sr (NO3) 2溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液D;
[0008](5)向溶液B中加入等體積的溶液A搖勻后分成等量4份，得到溶液B1、溶液B2、溶液B3、溶液B4 ；
[0009](6)向溶液C中加入等體積的溶液A搖勻后分成等量4份，得到溶液Cl、溶液C2、溶液C3、溶液C4 ；
[0010](7)向溶液D中加入等體積的溶液A搖勻后分成等量2份，得到溶液D1、溶液D2 ；
[0011](8)將步驟(3)得到的物質(zhì)A浸入步驟(5)得到的溶液BI中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)BI ；
[0012](9)將物質(zhì)BI浸入步驟(5)得到的溶液B2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在960°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B2 ；
[0013](10)將物質(zhì)B2浸入步驟(6)得到的溶液Cl中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)Cl ；
[0014](11)將物質(zhì)Cl浸入步驟(6)得到的溶液C2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在500°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2 ；
[0015](12)將物質(zhì)C2浸入步驟(5)得到的溶液B3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)B3 ；
[0016](13)將物質(zhì)B3浸入步驟(5)得到的溶液B4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在960°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4 ；
[0017](14)將物質(zhì)B4浸入步驟(6)得到的溶液C3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)C3 ；
[0018](15)將物質(zhì)C3浸入步驟(6)得到的溶液C4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在500°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C4 ；
[0019](16)將物質(zhì)C4浸入步驟(7)得到的溶液Dl中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在780°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)Dl ；
[0020](17)將物質(zhì)Dl浸入步驟(7)得到的溶液D2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在780°C條件下焙燒4h，得到的物質(zhì)即為對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板。
[0021]本發(fā)明的有益效果是，制得的對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板具有活性聞、適應(yīng)性強(qiáng)、壽命長等特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明提供一種對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板及制備工藝，下面通過一個實(shí)例來說明其實(shí)施過程。
[0023]實(shí)施例1.[0024]將長度為60mm、寬度為40mm、厚度為2mm鈦片用240號氧化鋁耐水砂紙打磨至表面出現(xiàn)金屬光澤，然后將其放入培養(yǎng)皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，然后取出先用500mL自來水沖洗，再用IOOmL去離子水沖洗，再放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ;然后將清洗后的鈦片放置在IOOmL質(zhì)量濃度為10%的草酸溶液中刻蝕2h，取出先用500mL自來水沖洗，再用IOOmL去離子水沖洗，再放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾干后保存在無水乙醇中備用；
[0025]取出保存在無水乙醇中的鈦片，利用輝光放電對其表面進(jìn)行預(yù)處理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控濺射機(jī)上完成磁控濺射鍍鉬得到物質(zhì)A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ；
[0026]將150mL正丁醇、150mL異丙醇、150mL異丁醇和150mL無水乙醇混合均勻，得到600mL溶液A ;將29.1克Co (NO3) 2.6H20溶于200mL水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到200mL溶液B ;將20.8克SnCl2.H2O溶于200mL無水乙醇制成濃度為0.5mol/L的溶液C ;將21.2克Sr (NO3) 2溶于200mL水中制成濃度為0.5mol/L的溶液D ；
[0027]向200mL溶液B中加入200mL溶液A搖勻后分成等量4份，得到溶液B1、B2、B3、B4 各 IOOmL ；
[0028]向200mL溶液C中加入200mL溶液A搖勻后分成等量4份，得到溶液Cl、C2、C3、C4 各 IOOmL ；
[0029]向200mL溶液D中加入200mL溶液A搖勻后分成等量2份，得到溶液Dl、D2各200mL ；
[0030]將物質(zhì)A浸入到溶液BI中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)BI ；
[0031]將物質(zhì)BI浸入到溶液B2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在960°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B2 ；
[0032]將物質(zhì)B2浸入到溶液Cl中，`并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°c條件下干燥10h，得到物質(zhì)Cl ；
[0033]將物質(zhì)Cl浸入到溶液C2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在500°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2 ；
[0034]將物質(zhì)C2浸入到溶液B3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)B3 ；
[0035]將物質(zhì)B3浸入到溶液B4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在960°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4 ；
[0036]將物質(zhì)B4浸入到溶液C3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)C3 ；
[0037]將物質(zhì)C3浸入到溶液C4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在500°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C4 ；
[0038]將物質(zhì)C4浸入到溶液Dl中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在780°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)Dl ；[0039]將物質(zhì)Dl浸入到溶液D2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在780°C條件下焙燒4h，得到的物質(zhì)即為對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板。
[0040]下面是運(yùn)用本發(fā)明方法制得的對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板在二維電極反應(yīng)器中對煤化工廢水進(jìn)行了降解試驗(yàn)，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0041]將運(yùn)用本發(fā)明方法制得的對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板裝填在二維電極反應(yīng)器中，含氮硫氧雜環(huán)化合物的廢水進(jìn)行了降解試驗(yàn)，結(jié)果表明該電極能夠高效去除廢水中含有氮硫氧雜環(huán)的化合物，以本發(fā)明制得的電催化陽極板為陽極，以不銹鋼板為陰極，當(dāng)進(jìn)水COD為223mg/L時，在pH為4.5，電壓為12V，處理時間為120min條件下，處理后出水中的COD降低到33 mg/L，處理效率達(dá)到85.20%。
【權(quán)利要求】
1.一種對氮硫氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板的制備工藝，其特征在于，該工藝的具體步驟如下: (1)將鈦片放置在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗30min，然后取出用去離子水沖洗，再放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min ； (2)將步驟(1)得到的鈦片放置在10%的草酸溶液中刻蝕2h，然后取出用去離子水沖洗，再放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾干后保存在無水乙醇中備用； (3)利用輝光放電對步驟(2)得到的鈦片表面進(jìn)行預(yù)處理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控濺射機(jī)上完成磁控濺射鍍鉬得到物質(zhì)A，其中陰極靶材為鉬片，鈦片作為陽極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0X10_2pa，功率為100W，氬氣壓力為Ipa ； (4)將正丁醇、異丙醇、異丁醇、無水乙醇按等體積比例混合，得到溶液AjfCo (NO3)2.6H20溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ;將SnCl2.H2O溶于無水乙醇制成濃度為0.5mol/L的溶液C ;將Sr (NO3)2溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液D; (5)向溶液B中加入等體積的溶液A搖勻后分成等量4份，得到溶液B1、B2、B3、B4； (6)向溶液C中加入等體積的溶液A搖勻后分成等量4份，得到溶液Cl、C2、C3、C4； (7)向溶液D中加入等體積的溶液A搖勻后分成等量2份，得到溶液Dl、D2； (8)將步驟(3)得到的物質(zhì)A浸入步驟(5)得到的溶液BI中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)BI ； (9)將物質(zhì)BI浸入步驟(5)得到的溶液B2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在960°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B2 ； (10)將物質(zhì)B2浸入步驟(6)得到的溶液Cl中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)Cl ； (11)將物質(zhì)Cl浸入步驟(6)得到的溶液C2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在500°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C2 ； (12)將物質(zhì)C2浸入步驟(5)得到的溶液B3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)B3 ； (13)將物質(zhì)B3浸入步驟(5)得到的溶液B4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在960°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)B4 ； (14)將物質(zhì)B4浸入步驟(6)得到的溶液C3中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，得到物質(zhì)C3 ； (15)將物質(zhì)C3浸入步驟(6)得到的溶液C4中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在500°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)C4 ； (16)將物質(zhì)C4浸入步驟(7)得到的溶液Dl中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在780°C條件下焙燒4h，得到物質(zhì)Dl ；(17)將物質(zhì)Dl浸入步驟(7)得到的溶液D2中，并在磁力攪拌器作用下均勻浸潰，3h后取出晾干，然后在100°C條件下干燥10h，將干燥后的物質(zhì)置于馬弗爐中在780°C條件下焙燒4h，得到的物質(zhì)即為對氮硫`氧雜環(huán)化合物具有高活性的電催化陽極板。
【文檔編號】C25B11/10GK103556176SQ201310525765
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】豆俊峰, 王鴻婷, 丁愛中, 許新宜 申請人:北京師范大學(xué)