一种导电聚苯胺改性电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电聚苯胺改性电极的制备方法，属于电极材料技术领域，该方法利用电化学沉积法制备二氧化钛纳米管(TiO

【技术实现步骤摘要】
一种导电聚苯胺改性电极的制备方法
本专利技术涉及电极材料
，尤其涉及一种导电聚苯胺改性电极的制备方法。
技术介绍
电催化氧化被称为“环境友好”的污染处理技术，是利用电子作为催化剂，在常温常压下能有效处理含有机污染物废水。随着企业节能降耗技术进步，余热发电产生的电力使电催化氧化污染治理技术不断工业化。电催化氧化中最关键的技术就是高性能阳极材料的制备与应用。在国内外众多研究中，Ti/PbO2因具有良好的催化活性、高析氧电位、化学稳定性好，价格低廉等优点，被认为是最具有发展潜力的阳极材料。但Ti基体和PbO2镀层间内应力大，在使用过程中造成镀层应力开裂。电极腐蚀问题也一直是工程应用难题，电化学氧化电极引入中间层是提高耐腐性的有效方法，目前常用的中间层有SnO2-Sb2Ox、SnO2-RuO2、IrO2-Ta2O5等，这些中间层都采用热分解法，制备过程复杂且容易产生裂缝导致电极不稳定。聚苯胺作为一种导电聚合物在导电复合材料、金属防腐材料等方面具有广泛的应用，具有比表面积大、化学性质稳定、易制膜的特点，可直接通过电化学沉积法制备导电聚苯胺中间层。论文“聚苯胺中间层改性Ti/PbO2电极的制备及其降解性能”采用两步电沉积法成功制备出Ti/PANI/PbO2电极，并用于甲基橙降解；专利CN105185601A、CN110112012A针对双电层超级电容电极材料制备，采用两步氧化法制备出聚苯胺-二氧化钛纳米管复合电极，电极只有两层，没有表面活性层，不能用于水处理催化降解有机物。为提高PbO2电极活性，可在电沉积表面活性层时，掺杂某些活性物质对其进行改性。专利CN111254435A公开了一种Ti/Sb-SnO2/PVDF-CNTPbO2电极及其制备方法，中间层为Sb-SnO2，表层为PVDF和炭纳米管(CNT)掺杂PbO2。目前，还没有用电沉积法制备钛基层、TiO2NTs/PANI中间层、PbO2-CNTs活性层的报道。
技术实现思路
本专利技术针对工业废水处理的需要，利用简易电沉积工艺制备钛基、TiO2NTs/PANI中间层、PbO2-CNTs活性层的电极，该电极具有寿命长、电催化活性高的综合优势，本专利技术的内容如下：本专利技术的目的在于提供一种导电聚苯胺改性电极的制备方法，其技术点在于：包括以下步骤：步骤一，TiO2NTs中间层的制备：将钛板进行预处理，然后以预处理的钛板为作为阳极，不锈钢片作为阴极，在含有NH4F和去离子水的乙二醇溶液中进行电化学氧化处理，然后将电化学处理后的钛板在马弗炉中于500-500℃煅烧2h，自然冷却后，再将其置于0.5mol/L硫酸钠溶液中，以煅烧处理后的钛板为阴极，以不锈钢片为阳极进行还原反应15-20s，得到TiO2NTs中间层；步骤二，PANI中间层的制备：以步骤一中制备得到的TiO2NTs中间层为阳极，以不锈钢片为阴极在苯胺硫酸溶液以4-6V的恒定电压沉积4-8min，即在TiO2NTs的表面镀一层PANI中间层；步骤三，PbO2表面层的制备，以步骤二制备镀有PANI中间层的TiO2NTs作为阳极，以不锈钢片为阴极，以50-60℃的温度，10-20mA/cm2电流密度，在含有Pb(NO3)2、NaF和HNO3的电镀液中电镀60-90min，即得到Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2电极；步骤四，以步骤三中的Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2电极为阳极，不锈钢片为阴极，电极间距2-3cm，控制温度50-60℃，电流密度10-20mA/cm2，在含有Pb(NO3)2、NaF、HNO3、改性CNTs和十二烷基苯磺酸钠的电镀液中电镀90-150min，制备Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs电极。在本专利技术的一种导电聚苯胺改性电极的制备方法其步骤一中钛板进行预处理的方法为：选用纯度大于99％的钛板依次用320目、600目、1000目的砂纸打磨钛板，用去离子水冲洗；然后将钛板放入10％wt的氢氧化钠溶液中，于85℃温-度下加热2h，除去表面的油污；最后将钛板放入10％wt的草酸溶液中，在80-90℃的状态下刻蚀2h，清洗后置于无水乙醇溶液中备用。在本专利技术的一种导电聚苯胺改性电极的制备方法其步骤一中NH4F的浓度为0.3-1.0wt％，水的浓度为2-5vol％。在本专利技术的一种导电聚苯胺改性电极的制备方法其步骤一中第一次阳极氧化处理的条件为：电压设置50-100V，反应时间为1-6h。在本专利技术的一种导电聚苯胺改性电极的制备方法其步骤二中苯胺硫酸溶液包括度0.1-0.2mol/L的苯胺和0.5-1.0mol/L的硫酸。在本专利技术的一种导电聚苯胺改性电极的制备方法其步骤三中电镀液中Pb(NO3)2的浓度为0.3-0.6mol/L、NaF的浓度为0.01-0.02mol/L、HNO3的浓度为0.1-0.3mol/L。在本专利技术的一种导电聚苯胺改性电极的制备方法其步骤四中改性CNTs的制备方法为：取多壁碳纳米管粉末置于3:1浓硫酸与浓硝酸的混合酸中105℃加热回流30min，冷却后反复洗涤至中性，再加纯水超声2h，反复洗涤至电导率在10μS/cm以下，最后75℃真空干燥12h，研磨成粉末状备用。在本专利技术的一种导电聚苯胺改性电极的制备方法其步骤四中电镀液中Pb(NO3)2的浓度为0.3-0.6mol/L、NaF的浓度为0.01-0.02mol/L、HNO3的浓度为0.1-0.3mol/L、改性CNTs的浓度为5-10g/L、十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.1-0.2g/L。本专利技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本专利技术的一种导电聚苯胺改性电极的制备方法利用TiO2NTs和PANI复合中间层，不仅提高了电极的耐腐蚀性，而且提高电极的活性。与Ti/PbO2相比，腐蚀电压提高了近7倍，腐蚀电流降低到1/4000，电极加速寿命增加了230％，羟基自由基产生能力增加了46.50％。附图说明图1为Ti/PbO2和Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs电极加速寿命测试图；图2为Ti/PbO2和Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs不同电极的交流阻抗图；图3为Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs电极中间层SEM图-Ti/TiO2NTs(左)、Ti/TiO2NTs/PANI(右)；图4为Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs电极表面层SEM图-Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2(左)、Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs(右)。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。实施例1(1)钛板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电聚苯胺改性电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一，TiO

【技术特征摘要】
1.一种导电聚苯胺改性电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，TiO2NTs中间层的制备：将钛板进行预处理，然后以预处理的钛板为作为阳极，不锈钢片作为阴极，在含有NH4F和去离子水的乙二醇溶液中进行电化学氧化处理，然后将电化学处理后的钛板在马弗炉中于500-500℃煅烧2h，自然冷却后，再将其置于0.5mol/L硫酸钠溶液中，以煅烧处理后的钛板为阴极，以不锈钢片为阳极进行还原反应15-20s，得到TiO2NTs中间层；
步骤二，PANI中间层的制备：以步骤一中制备得到的TiO2NTs中间层为阳极，以不锈钢片为阴极在苯胺硫酸溶液以4-6V的恒定电压沉积4-8min，即在TiO2NTs的表面镀一层PANI中间层；
步骤三，PbO2表面层的制备，以步骤二制备镀有PANI中间层的TiO2NTs作为阳极，以不锈钢片为阴极，以50-60℃的温度，10-20mA/cm2电流密度，在含有Pb(NO3)2、NaF和HNO3的电镀液中电镀60-90min，即得到Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2电极；
步骤四，以步骤三中的Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2电极为阳极，不锈钢片为阴极，电极间距2-3cm，控制温度50-60℃，电流密度10-20mA/cm2，在含有Pb(NO3)2、NaF、HNO3、改性CNTs和十二烷基苯磺酸钠的电镀液中电镀90-150min，制备Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs电极。


2.根据权利要求1所述的一种导电聚苯胺改性电极的制备方法，其特征在于：步骤一中钛板进行预处理的方法为：选用纯度大于99％的钛板依次用320目、600目、1000目的砂纸打磨钛板，用去离子水冲洗；然后将钛板放入10％wt的氢氧化钠溶液中，于85℃温-度下加热2h，除去...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷国元，黄赛平，
申请(专利权)人：宜兴禹博治环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32