一种新型SnO2电极及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开一种新型SnO2电极及其制备方法和用途，将钛基体喷砂后，浸泡在三醋酸甘油酯涂层液中，离心烘干制得新型SnO2电极。本发明专利技术采用干喷砂工艺，将氧化锆砂粒利用压缩空气喷涂到钛基体的表面，显著增强了SnO2电极涂层的机械强度，进而延长了电极的使用寿命。

A new SnO2 electrode and its preparation and Application

The invention discloses a novel SnO2 electrode, a preparation method and a use thereof. The novel SnO2 electrode is prepared by sandblasting titanium matrix, soaking in glycerin triacetate coating solution and centrifugal drying. The invention adopts dry sandblasting technology, and sprays zirconia sand grains onto the surface of titanium substrate by compressed air, thereby significantly enhancing the mechanical strength of SnO2 electrode coating and prolonging the service life of the electrode.

【技术实现步骤摘要】
一种新型SnO2电极及其制备方法和用途
本专利技术属于电化学
，具体涉及一种新型SnO2电极及其制备方法和用途。
技术介绍
电化学氧化技术被认为是一种直接、高效的废水净化处理技术，已经引起广泛关注。目前，电化学氧化技术需要活性金属作为电化学氧化反应的催化剂，现阶段较为常用的催化剂为SnO2、PbO2等。传统SnO2电极制备通过将柠檬酸乙二醇混合SnCl4制备溶胶凝胶，反复涂覆-焙烧制备得到成品电极。该制备方法制得的SnO2电极具有如下缺点：1、传统SnO2电极使用寿命低，平均使用寿命100h；2、传统SnO2电极氧化能力低，废水处理效率低；3、SnO2电极涂层易龟裂；以上缺点导致SnO2电极作为核心部件的电化学氧化技术不能规模化应用，限制了电化学氧化技术的推广和发展。至今，尚无有效的SnO2制备方法能够解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新型SnO2电极及其制备方法和用途，其有效解决了传统SnO2电极使用寿命短、龟裂严重、析氧电位低的问题。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：一种新型SnO2电极，其包括钛基体、离散分布在所述钛基体表面的氧化锆颗粒和二氧化锡层，所述二氧化锡层中的部分二氧化锡与所述钛基体相接触。一种新型SnO2电极的制备方法，其包括如下步骤：a、钛基体喷砂；b、将包含SnCl4、SbCl3和CeCl3的三醋酸甘油酯涂层液涂覆在喷砂的钛基体表面；c、离心烘干后置于马弗炉中烘干制得新型SnO2电极。上述所述的制备方法，步骤a中，喷砂采用干喷砂工艺，利用0.2～0.5Mpa的压缩空气将300～800目的氧化锆砂粒喷涂到钛基体的表面，并保存在酸性溶液中。上述所述的制备方法，步骤b中，包含SnCl4、SbCl3和CeCl3的三醋酸甘油酯涂层液的制备：甘油预热，加入醋酸和醋酐，搅拌制得涂层底液，继续加热，加入SnCl4、SbCl3和CeCl3，搅拌，烘干，自然冷却得到三醋酸甘油酯涂层液。上述步骤b中，加入SnCl4、SbCl3和CeCl3与三醋酸甘油酯形成金属络合物。上述所述的制备方法，步骤b中，甘油预热温度为50～70℃，加入醋酸和醋酸酐后搅拌1～2h，制得涂层底液，加入SnCl4、SbCl3和CeCl3继续加热温度至90～100℃，搅拌1～2h，烘箱烘干温度120～150℃，烘干时间1～2h。上述所述的制备方法，步骤b所制备的三醋酸甘油酯为立体结构，加入SnCl4、SbCl3和CeCl3后与三醋酸甘油酯发生络合反应，金属离子占据了三醋酸甘油酯立体结构中的空位，大大提高了活性金属的负载量。上述所述的制备方法，步骤b中，醋酸、醋酸酐与甘油摩尔比为3：1：1；醋酸与SnCl4摩尔比为1：0.1～0.5，SnCl4、SbCl3与CeCl3摩尔比为1：0.1～0.2：0.2～0.4。上述所述的制备方法，步骤c中，振荡浸泡时间为6～12h，离心烘干5～30min，烘干温度80～100℃，马弗炉烘干5～10min，烘干温度500～600℃，在马弗炉中的烘干1～5次，并在贫氧气氛中烘干。上述步骤c中，在马弗炉中的反应式为：三醋酸甘油酯-Sn+O2→SnO2+H2O+CO2。上述所述的制备方法，离心机的转速为2000～5000r/min。上述所述的制备方法，制备的新型SnO2电极用于废水净化的用途。本专利技术中的贫氧是指氧气浓度大于0，小于10％。本专利技术的优点在于：通过本专利技术制备的新型SnO2电极，可以极大的减少制备工序，SnO2电极活性涂层负载量显著提高，电极的氧化效率得到了提升；电极涂层龟裂现象基本消除，能够有效抵抗使用过程中废水向涂层内部的侵蚀，有效提高了电极的使用寿命。本专利技术的有益效果：1.本专利技术采用干喷砂工艺，将氧化锆砂粒利用压缩空气喷涂到钛基体的表面，显著增强了SnO2电极涂层的机械强度，进而延长了电极的使用寿命。2.本专利技术采用三醋酸甘油酯作为涂层液可以极大的提高活性金属的负载量，缩短刷涂次数，有效的减少电极的制备工时。3.本专利技术采用低速离心旋转烘干方式可以使电极涂层更加均匀，有效减少电极涂层龟裂的产生。4.本专利技术采用无尘贫氧烤房对SnO2电极涂层进行烘烤，可以使活性金属与基体电极结合更加紧密，减少涂层与基体间的缝隙，有效的提高电极使用寿命。附图说明图1为本专利技术实施例3中电解槽电压变化关系图；图2为本专利技术实施例4中电压与响应电流变化关系图；图3为本专利技术中SnO2电极的结构示意图；图中：1-钛基体层；2-氧化锆层；3-二氧化锡层。具体实施方式以下实施例旨在说明本专利技术的内容，而不是对本专利技术保护范围的进一步限定。实施例1一种新型SnO2电极的制备方法，具体包括如下步骤：a、钛基体预处理：将钛基体浸入100℃质量分数为5％的氢氧化钠中1h，清洗，之后利用0.2Mpa的压缩空气将800目的氧化锆砂粒喷涂到钛基体的表面，并保存在质量分数为0.1％的氢氟酸溶液中备用；b、三醋酸甘油酯涂层液的制备：将甘油加热至50℃，加入醋酸和醋酐(醋酸、醋酸酐与甘油摩尔比为3：1：1)，搅拌1h制得涂层底液，继续加热至90℃，加入SnCl4、SbCl3和CeCl3(醋酸与SnCl4摩尔比为1：0.1，SnCl4、SbCl3与CeCl3摩尔比为1：0.1：0.2)，搅拌1h，放入120℃烘箱中烘干1h，自然冷却得到三醋酸甘油酯涂层液；c、新型SnO2电极制备：将步骤a制得的钛基体振荡浸泡在步骤b所制得的三醋酸甘油酯涂层液中，然后将钛基体放入转速为2000r/min的离心机中离心烘干30min，烘干温度100℃，然后放入贫氧气氛马弗炉中烘干10min，烘干温度600℃，在马弗炉中的烘干5次，即可制得新型SnO2电极。本实施例所制备的新型SnO2电极电位为2.1V。实施例2配制含10mM/L高氯酸钠和100mg/L苯酚的溶液。取100mL的溶液注入电解槽中，以实施例1制备的新型SnO2电极为阳极，以Ti或304不锈钢为阴极，两电极面积均为60cm2，调节极板间距为10mm，开启电源并调节电流保持输出电流密度为10mA/cm2，室温下进行电解处理90min，间隔15～30min进行采,样分析。经90min处理后苯酚去除率大于99.9％，同时TOC下降了91.4％。实施例3配置含有1mol/L的硫酸溶液，选取1*1cm尺寸的现有电极A和本专利技术电极B作为工作电极在配置的硫酸溶液中进行强化寿命试验，电流密度为1A/cm2，工作电极与对电极的间距为1cm，观察工作电极在连续工作状态下电解槽电压的变化，实验结果如图1所示：现有电极A能够维持3V左右的电解槽电压稳定工作约75h，随后电解槽电压逐渐升高，说明电极表面活性层开始脱落，这是因为电极表面活性层的电阻远小于电极基体的电阻，当电极表面活性层脱落后，使得电极基体直接连通电路，较大的电阻接入电路后导致电压上升，表现为电解槽电压升高，所以当电解槽电压升高后，即表明电极表面活性层开始脱落；工作时间达到120h，电解槽电压超过3.5V，说明电极表面活性层已经大面积脱落，电极失活。本专利技术电极能够维持3V左右的电解槽电压稳定工作125h，随后电解槽电压逐渐升高，说明电极表面活性层开始脱落；工作时间达到200h，电解槽电压超过3.5V，说明电极表面活性层已经大面积脱落，电极失活。通过对比，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型SnO2电极，其特征在于，其包括钛基体、离散分布在所述钛基体表面的氧化锆颗粒和二氧化锡层，所述二氧化锡层中的部分二氧化锡与所述钛基体相接触。

【技术特征摘要】
1.一种新型SnO2电极，其特征在于，其包括钛基体、离散分布在所述钛基体表面的氧化锆颗粒和二氧化锡层，所述二氧化锡层中的部分二氧化锡与所述钛基体相接触。2.一种新型SnO2电极的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：a、钛基体喷砂；b、将包含SnCl4、SbCl3和CeCl3的三醋酸甘油酯涂层液涂覆在喷砂的钛基体表面；c、离心烘干后置于马弗炉中烘干制得新型SnO2电极。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，喷砂采用干喷砂工艺，利用0.2～0.5Mpa的压缩空气将300～800目的氧化锆砂粒喷涂到钛基体的表面，并保存在酸性溶液中。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，包含SnCl4、SbCl3和CeCl3的三醋酸甘油酯涂层液的制备：甘油预热，加入醋酸和醋酐，搅拌制得涂层底液，继续加热，加入SnCl4、SbCl3和CeCl3，搅拌，烘干，自然冷却得到三醋酸甘油酯涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳尼，徐泽升，
申请(专利权)人：中大立信北京技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11