【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电渗析
,涉及一种电渗析用复合电极、其制备方法和用途,尤其涉及一种具有低析氢过电位与低析氧过电位的电渗析用复合电极、其制备方法及其用途。
技术介绍
电渗析是膜分离过程中较为成熟的一项技术,它是在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质中无用的盐类从溶液中分离除去,从而实现产品的浓缩、精制或纯化的目的。电渗析除了广泛地应用于苦咸水脱盐、食品、医药及化学工业中外,还有许多其他的工业应用,如工业废水的处理,主要包括从酸液清洗金属表面所形成的废液中回收酸和金属;从合成纤维废水中回收硫酸盐;从电镀废水中回收重金属离子;从纸浆废液中回收亚硫酸盐等。电渗析的电极设在膜堆两端,连接直流电源作为电渗析的推动力。电极是电渗析器的主要部件之一,它直接影响电渗析器的正常运行和除盐效果。电渗析器中电极一般应具备以下条件:有良好的化学稳定性和电化学稳定性,导电性能好,寿命长,机械性能好,便于加工和装卸,原材料价格便宜,具有良好的电催化性能等。在电渗析的生产工艺中,反应电流的阻力除来自膜堆电阻、溶液电阻外,很大一部分还来自电极反应的极化电阻。这意味着,要想获得较大的反应电流,就必须选取析氧过电位较小的材料作阳极,选择析氢过电位较小的材料作阴极。在目前的电渗析装置中,大多用钛涂钌电极作为阳极和阴极。钛涂钌电极具有寿命长,催化活性高,耐腐蚀性能强,排流量大等优点,国 ...
【技术保护点】
一种复合电极,其特征在于,所述复合电极包括导电基底,导电基底上的石墨烯以及分散在石墨烯表面的金属氧化物。
【技术特征摘要】
1.一种复合电极,其特征在于,所述复合电极包括导电基底,导电基底
上的石墨烯以及分散在石墨烯表面的金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的复合电极,其特征在于,所述石墨烯与金属氧
化物构成石墨烯/金属氧化物复合材料,石墨烯/金属氧化物复合材料固定于导
电基底上;
优选地,所述石墨烯/金属氧化物复合材料中,金属氧化物均匀地分散在
石墨烯的表面;
优选地,所述导电基底包括钛板、石墨片、不锈钢板或玻碳片中的任意一
种或至少两种的组合;
优选地,所述金属氧化物包括氧化钌、氧化铱、氧化钯、氧化铂、氧化
铅、氧化锡或氧化锑中的任意一种或至少两种的混合物;
优选地,所述金属氧化物的粒径为1nm~1μm,优选为10nm~300nm。
3.一种如权利要求1或2所述的复合电极的制备方法,其特征在于,所述
方法包括以下步骤:
(1)制备导电基底/石墨烯电极;
(2)通过电沉积法在步骤(1)得到的导电基底/石墨烯电极上沉积金属氧
化物,制备导电基底/石墨烯/金属氧化物复合电极。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)采用在导电基底上生长石墨烯的方法,或者采用滴涂的方法,制备导
电基底/石墨烯电极;
(2)以导电基底/石墨烯电极作为工作电极,向电解液中加入金属盐前驱
体的水溶液,采用循环伏安法,进行电沉积反应,并在电沉积反应结束后对完
\t成电沉积反应的电极进行热处理,得到导电基底/石墨烯/金属氧化物复合电
极。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述导电基板包括钛板、
石墨片、不锈钢板或玻碳片中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,步骤(1)所述的在导电基底上生长石墨烯的方法包括电化学还原
法或化学气相沉积法中的任意一种;
优选地,步骤(1)中所述的滴涂的方法是指先制备石墨烯,然后将石墨烯
的悬浮液滴涂于导电基底上;
优选地,所述的滴涂的方法中,石墨烯的制备方法包括化学氧化-还原
法、溶剂热还原法、有机合成法、外延生长法、机械剥离法或液相分散法中的
任意一种;
优选地,所述的化学氧化-还原法中使用的还原剂包括水合肼、硼氢化
钠、葡萄糖、氢氧化钾、维生素C、对苯二酚、乙二胺、柠檬酸钠、氢碘酸或
L-半胱氨酸中的任意一种。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述电沉积
反应过程中,采用玻碳片作为对电极,优选采用甘汞电极SCE作为参比电极;
优选地,步骤(2)所述电沉积反应过程中,电位的范围为-1.0vs.SCE~
+1.5Vvs.SCE,优选为-0.5vs.SCE~+1.2Vvs....
【专利技术属性】
技术研发人员:张光晋,刘荣基,曹宏斌,石绍渊,
申请(专利权)人:中国科学院过程工程研究所,
类型:发明
国别省市:北京;11
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