一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极制造技术

本实用新型专利技术涉及一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极，包括金属钛板基体，其特征在于：还包括铜中间层、氧化锡锑晶种层及氧化锡锑亚微米柱活性层，在所述金属钛板基体的一侧表面通过电沉积法设置有铜中间层，在铜中间层的表面通过电沉积法及高温氧化法设置有氧化锡锑晶种层，在氧化锡锑晶种层的表面通过水热合成法及程序升温退火活化法设置有氧化锡锑亚微米柱活性层。本实用新型专利技术结构设计科学合理，具有电流效率高、能耗低、易于实现、经济性强、降解废水效果好的优点，是一种具有较高创新性的钛基氧化锡锑亚微米柱电极。

【技术实现步骤摘要】
一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极
本技术属于环保技术及电化学领域，涉及一种电极，特别是一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极。
技术介绍
钛基氧化锡锑(Ti/SnO2-Sb)电极作为一种形稳阳极(DimensionStableAnode，DSA)，因其较高的析氧电位、较强的电催化活性和较低的制备成本，在电催化降解有机废水领域极具应用前景。但钛基氧化锡锑电极在使用过程中能耗过高已成为此类电极在进一步发展过程中亟待解决的问题；此外，该电极的电极性能也需要进一步提高。当前对钛基氧化锡锑电极的改性研究大体上可划分为三类：(1)基体的微观结构设计、(2)中间层设计、(3)催化层的掺杂改性。电极催化层的化学组成、晶体结构和表面形貌对降解效果影响巨大。催化层的掺杂改性是起步较早、研究广泛的一类改性方法。有目的地掺入其它元素，可以带来电极性能的整体提升，但这方面的研究如今已经相对成熟，尤其是稀土元素，几乎每一种元素都有相应的研究探索，相比于其他方法，催化层形貌改性则最为直接。因此，目前对于电催化氧化处理废水
，亟需一种电流效率优异的新型电极，来降低能耗并提高电催化活性。一维柱状结构的材料可作为电子传输的直接通道，减少电极表面阻碍电子传输的“死端”数量、提高电极的电流效率及电催化活性，因此本技术首次提出一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构设计科学合理、电流效率高、能耗低、易于实现、降解废水效果好的钛基氧化锡锑亚微米柱电极。本技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极，包括金属钛板基体，其特征在于：还包括铜中间层、氧化锡锑晶种层及氧化锡锑亚微米柱活性层，在所述金属钛板基体的一侧表面通过电沉积法设置有铜中间层，在铜中间层的表面通过电沉积法及高温氧化法设置有氧化锡锑晶种层，在氧化锡锑晶种层的表面通过水热合成法及程序升温退火活化法设置有氧化锡锑亚微米柱活性层。金属钛板基体经砂纸打磨去除氧化层后，先在氢氧化钠溶液中高温碱洗，随后在草酸溶液中高温酸刻，最后清洗干燥后封存于无水乙醇中。采用电沉积的方法制备铜中间层，沉积液为0.5～2.0mol/L的硫酸铜、40～60mol/L的硫酸，在电流密度为10～25mA/cm2下沉积10～20min。采用电沉积结合及高温氧化的方法制备氧化锡锑晶种层，首先通过电沉积制备锡锑金属层,沉积液为7.5～9g/L的酒石酸、130～150g/L的焦磷酸钠、20～30g/L的氯化亚锡、1～3g/L的氯化锑、0.2～0.5g/L的明胶，电流密度为10～15mA/cm2，沉积30～75min，经冲洗干燥后，在电炉中氧化处理，热处理时间为0.5～1.5h。采用水热合成法结合程序升温退火活化的方法制备氧化锡锑亚微米柱活性层，首先通过水热合成法制备氧化锡锑亚微米柱，前驱体溶液为0.01～0.03mol/L的四氯化锡、0.0005～0.0045mol/L的氯化锑，0.4～1mol/L的氢氧化钠，0.004～0.015mol/L的柠檬酸、0.1～0.5mol/L的氯化钠，水热反应温度为190～210℃，反应时间为20～25h，经去离子水冲洗并干燥后，在电炉中进行程序升温退火活化处理，升温速率为1～5℃/min，热处理温度为500～550℃，热处理时间1～2.5h后随炉冷却，即得到目标电极。本技术的优点和有益效果为：1.本钛基氧化锡锑亚微米柱电极，因其催化层(氧化锡锑亚微米柱活性层)特殊的柱状结构可为电子的传输提供直接通道，相比于普通钛基氧化锡锑电极，能极大减少电极表面电子传递的“死端”，从而提高电极在电催化氧化降解废水过程中的电流效率及电催化性能；同时电流效率和电催化性能的提升能够极大降低电极在使用过程中的能耗，明显提升电极工业化应用的经济性。2.本技术结构设计科学合理，具有电流效率高、能耗低、易于实现、经济性强、降解废水效果好的优点，是一种具有较高创新性的钛基氧化锡锑亚微米柱电极。附图说明图1为本技术的结构示意图。附图标记说明：1-氧化锡锑亚微米柱活性层、2-氧化锡锑晶种层、3-铜中间层、4-金属钛板基体。具体实施方式下面通过具体实施例对本技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本技术的保护范围。实施例1一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极，包括金属钛板基体4，其创新之处在于：还包括铜中间层3、氧化锡锑晶种层2及氧化锡锑亚微米柱活性层1，在所述金属钛板基体的一侧表面通过电沉积法设置有铜中间层，在铜中间层的表面通过电沉积法及高温氧化法设置有氧化锡锑晶种层，在氧化锡锑晶种层的表面通过水热合成法及程序升温退火活化法设置有氧化锡锑亚微米柱活性层。金属钛板基体(20mm×20mm×5mm)先经砂纸打磨后，在10wt.％的氢氧化钠溶液中于99℃碱洗0.5h，随后在20wt.％的草酸溶液中于99.5℃酸刻2h，最后经去离子水冲洗并吹干后封存于无水乙醇中。将预处理后的金属钛板基体在沉积液为1.0mol/L的硫酸铜、40mol/L的硫酸中控制电流密度为20mA/cm2，沉积铜20min；经去离子水冲洗干燥后，将包覆铜层的金属钛板基体在沉积液为9g/L的酒石酸、140g/L的焦磷酸钠、30g/L的氯化亚锡、2g/L的氯化锑、0.3g/L的明胶中控制电流密度为10mA/cm2，沉积锡锑50min，洁净干燥后以10℃/min的速率升至500℃氧化1h；电极经超声清洗后进行水热反应，所用前驱体溶液为0.03mol/L的四氯化锡、0.003mol/L的氯化锑、1mol/L的氢氧化钠、0.004mol/L的柠檬酸，0.4mol/L的氯化钠，在200℃下反应24h，经去离子水冲洗干燥后，在550℃下退火2h，升温速率为1℃/min，后随炉冷却，制得目标电极。实施例2一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极，包括金属钛板基体，其创新之处在于：还包括铜中间层、氧化锡锑晶种层及氧化锡锑亚微米柱活性层，在所述金属钛板基体的一侧表面通过电沉积法设置有铜中间层，在铜中间层的表面通过电沉积法及高温氧化法设置有氧化锡锑晶种层，在氧化锡锑晶种层的表面通过水热合成法及程序升温退火活化法设置有氧化锡锑亚微米柱活性层。金属钛板基体的预处理步骤和实施例1相同。将预处理后的金属钛板基体在沉积液为2.0mol/L的硫酸铜、50mol/L的硫酸中控制电流密度为25mA/cm2，沉积铜10min；经去离子水冲洗干燥后，将包覆铜层的钛板在沉积液为8g/L的酒石酸、150g/L的焦磷酸钠、25g/L的氯化亚锡、3g/L的氯化锑、0.2g/L的明胶中控制电流密度为15mA/cm2，沉积锡锑75min，洁净干燥后以10℃/min的速率升至500℃氧化1.5h；电极经超声清洗后进行水热反应，所用前驱体溶液为0.01mol/L的四氯化锡、0.0005mol/L的氯化锑、0.4mol/L的氢氧化钠、0.004mol/L的柠檬酸，0.5mol/L的氯化钠，在210℃下反应20h，经去离子水冲洗干燥后，在530℃下退火1h，升温速率为3℃/min，后随炉冷却，制得目标电极。实施例3一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极，包括金属钛板基体，其创新之处在于：还包括铜中间层、氧化锡锑晶种层及氧化锡锑亚微米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极，包括金属钛板基体，其特征在于：还包括铜中间层、氧化锡锑晶种层及氧化锡锑亚微米柱活性层，在所述金属钛板基体的一侧表面通过电沉积法设置有铜中间层，在铜中间层的表面通过电沉积法及高温氧化法设置有氧化锡锑晶种层，在氧化锡锑晶种层的表面通过水热合成法及程序升温退火活化法设置有氧化锡锑亚微米柱活性层。

【技术特征摘要】
1.一种钛基氧化锡锑亚微米柱电极，包括金属钛板基体，其特征在于：还包括铜中间层、氧化锡锑晶种层及氧化锡锑亚微米柱活性层，在所述金属钛板基体的一侧表面通过电沉积法设...

【专利技术属性】
技术研发人员：许卫，廉跃飞，
申请(专利权)人：天津市大陆制氢设备有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12