用于污水深度处理的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法。该方法包括以下步骤：Ti基体预处理步骤、Ebonex中间层制备步骤及Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，其中，所述Ti基体预处理步骤，采用300～500目的金刚砂进行喷砂处理；Ebonex中间层制备步骤，在保护气氛下，将亚氧化钛粉末以等离子喷涂的方式制备；Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，在所述制备的Ti/Ebonex电极为基体电极，通过电沉积得到。通过以上方法制备的Ti/Ebonex/PbO2电极具有极其优良的稳定性和优异的电催化活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于污水深度处理的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，采用Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法制备得到的Ti/Ebonex/PbO2电极，使用Ti/Ebonex/PbO2电极进行污水深度处理的方法，属于水处理电化学领域。
技术介绍
随着现代农业的发展，农药的需求逐渐增加。现代农药品种繁多，但生产农药的过程产生了大量的工业废水。农药废水水质复杂，其主要特点是：1)污染物浓度较高，COD(化学需氧量)可达每升数万毫克；2)毒性大，废水中除含有农药和中间体外，还含有酚、砷、汞等有毒物质以及许多生物难以降解的物质；3)有恶臭，对人的呼吸道和粘膜有刺激性；4)水质、水量不稳定。因此，农药废水对环境的污染非常严重。农药废水处理的目的是降低农药生产废水中污染物浓度，提高回收利用率，力求达到无害化，不过处理技术尚不完善。常用的方法很多，包括生化法、吸附法、萃取法、液膜分离法和氧化法等。电催化氧化法能够提高废水的可生化性、可将有毒害的有机物转化为低毒无害的物质，同时还具有操作简单、反应条件温和、无二次污染等优点，因此电催化氧化法具有很好的应用前景。利用电催化氧化法降解有机污染物的核心问题之一就是制备高性能的电极材料，尤其是开发具有催化活性高、导电性好、稳定性强的阳极材料。研究能满足工业生产的阳极材料一直是人们关注的课题。经过长期研究发现，钛基二氧化铅电极化学稳定性及导电性能好，析氧过电位较高，是一种性能良好、价格便宜的不溶性阳极材料。由于金属钛耐腐蚀、质量轻、强度大，并且钛的热膨胀率与二氧化铅的热膨胀率接近，有利于解决由温度变化引起的电沉积层脱落问题。钛基二氧化铅电极失效的一个主要原因是电解过程中产生的新生态氧原子扩散到钛基体表面形成TiO2绝缘层，容易导致表面活性层脱落。因此，在钛基体和表层活性层之间设计一层中间过渡层，防止TiO2绝缘层的形成，从而增加电极的稳定性和延长寿命。中间层应该具备三个基本条件：1)能够与钛基体和活性层紧密结合；2)耐强酸腐蚀及抵抗新生态氧侵蚀；3)良好的导电性。贵金属Pt、Pd及Ag等作为中间层电极的稳定性明显提高，但是贵金属价格高昂，限制了其工业化应用。因此，以贱金属氧化物作为中间层更有实际应用价值，吸引了研究者们的关注。目前，以类中间层的研究已经取得不少成果，其中研究最广泛为SnO2-Sb中间层。SnO2与TiO2和β-PbO2都属于金红石型晶系，其晶胞尺寸处于TiO2和β-PbO2之间。因此，以SnO2作为中间过渡层具有两方面的优点：1)SnO2可降低TiO2和β-PbO2之间由于晶格不匹配产生的内应力；2)SnO2易与TiO2形成固溶体，从而阻止TiO2绝缘层的形成。然而，SnO2-Sb层主要通过溶胶-凝胶工艺制备，需要反复培烧，工艺繁琐，且容易出现不均匀现象，不利于于工业大规模生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，该方法包括以下步骤：Ti基体预处理步骤、Ebonex中间层制备步骤及Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，其中，所述Ti基体预处理步骤，采用300～500目的金刚砂进行喷砂处理；所述Ebonex中间层制备步骤，在保护气氛下，将亚氧化钛粉末以等离子喷涂的方式制备；所述Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，在所述制备的Ti/Ebonex电极为基体电极，通过电沉积得到。本专利技术所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述的保护气氛为还原性或惰性保护气氛。本专利技术所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述还原性或惰性保护气氛选自氦气、氮气、氩气或氢气。本专利技术所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述亚氧化钛粉末为化学式TinO2n-1所示出的化合物或者以化学式TinO2n-1所示出的化合物为主要成份的混合物，其中，n选自3<n<10范围的整数。本专利技术所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述亚氧化钛粉末为Ti4O7或Ti5O9，或者，以Ti4O7或Ti5O9为主要成分的混合物。本专利技术所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，在所述电沉积步骤中，电沉积液配方为：200mg L-1 Pb(NO3)2；0.5mg L-1 NaF；0.1mmol L-1 HNO3。本专利技术所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，在所述电沉积步骤中，电沉积参数为：沉积电流为200A m-2，电极间距为1～3cm。本专利技术还提供一种Ti/Ebonex/PbO2电极，按照上述的制备方法制备得到。本专利技术所述的Ti/Ebonex/PbO2电极，所述亚氧化钛层厚度为200μm。本专利技术进一步提供一种污水深度处理方法，采用本专利技术所述的Ti/Ebonex/PbO2电极为阳极进行电解。本专利技术人经潜心研究，发现等离子体喷涂技术制备的Ebonex中间层稳定，亚氧化钛粉末与Ti基本结合力较强；以Ti/Ebonex电极为基体电极沉积得到的Ti/Ebonex/PbO2电极具有良好的稳定性和优异的催化活性，进而，电极寿命显著提高。通过本专利技术制备的电极，化学稳定性及导电性能好，析氧过电位较高，是一种性能良好、价格便宜的不溶性阳极材料。并且钛的热膨胀率与二氧化铅的热膨胀率接近，有利于解决由温度变化引起的电沉积层脱落问题。通过本专利技术的制备方法，不需要反复培烧，工艺简单，且容易制备均匀的中间层，能够应用于工业化的大规模生产。同时，降低农药生产废水中污染物浓度，提高回收利用率，达到无害化。附图说明图1为Ti/Ebonex电极在不同倍率下的扫描电镜图；图2为不同钛基二氧化铅电极的加速寿命曲线；图3为不同中间层钛基二氧化铅电极对PFOS的降解率。具体实施方式下面，将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，该方法包括以下步骤：Ti基体预处理步骤、Ebonex中间层制备步骤及Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，其中，所述Ti基体预处理步骤，采用300～500目的金刚砂进行喷砂处理；所述Ebonex中间层制备步骤，在保护气氛下，将亚氧化钛粉末以等离子喷涂的方式制备；所述Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，在所述制备的Ti/Ebonex电极为基体电极，通过电沉积得到。

【技术特征摘要】
1.一种Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，该方法包括以下步骤：
Ti基体预处理步骤、Ebonex中间层制备步骤及Ti/Ebonex/PbO2电极制
备步骤，其中，所述Ti基体预处理步骤，采用300～500目的金刚砂进
行喷砂处理；所述Ebonex中间层制备步骤，在保护气氛下，将亚氧化
钛粉末以等离子喷涂的方式制备；所述Ti/Ebonex/PbO2电极制备步骤，
在所述制备的Ti/Ebonex电极为基体电极，通过电沉积得到。
2.根据权利要求1所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，其特
征在于，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述的保护气氛为还原性或
惰性保护气氛。
3.根据权利要求2所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，其特
征在于，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述还原性或惰性保护气氛
选自氦气、氮气、氩气或氢气。
4.根据权利要求1所述的Ti/Ebonex/PbO2电极的制备方法，其特
征在于，所述Ebonex中间层制备步骤中，所述亚氧化钛粉末为化学式
TinO2n-1所示出的化合物或者以化学式TinO2n-1所示出的化合物为主要
成份的...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛军峰，林辉，
申请(专利权)人：牛军峰，林辉，
类型：发明
国别省市：北京;11