一种SnO2-TiO2复合电极及制备方法及在水处理中的应用技术

本发明专利技术公开了一种SnO2‑

【技术实现步骤摘要】
一种SnO2‑
TiO2复合电极及制备方法及在水处理中的应用


[0001]本专利技术属于电化学水处理
，尤其涉及一种SnO2‑
TiO2复合电极及制备方法及在水处理中的应用。

技术介绍

[0002]光催化和电催化作为两种不同的高级氧化技术，越来越多的环境科学工作者将其应用于有机废水的降解处理。光催化和电催化都有着鲜明的催化特性和不同的能量转化形式。如果这两种高级氧化技术能够同时在同一电极表面实现，有望在两种催化反应之间实现协同作用，有利于提高电极的光电催化氧化能力和降解效率。
[0003]目前将光催化与电催化结合用于水处理的研究也挺多，例如将有人以透光的FTO玻璃为电极和电催化剂，在待测染料废水中加入TiO2作为光催化剂，极大地提高了染料废水的脱色率，但将TiO2加入到废水中，又给水体带来二次处理的麻烦。
[0004]目前以TiO2为催化剂的光催化技术研究报道较多，但是能够实际应用的光催化技术却很少，这是因为光生电子和空穴极易复合，导致量子产率降低，降低了光催化效率。而用在电催化降解法中的SnO2催化剂，能够提供羟基自由基，且电场能够有效的分离光生电子和空穴。因此如果将两者结合起来，会产生良好的协同效果，能够快速、高效、无二次污染的降解包含碱性染料废水在内的难降解有机废水，是一种很有发展前量的废水处理方法。

技术实现思路

[0005]目前，在光催化领域中TiO2是常用的光催化剂，但是能够实际应用的光催化技术却很少，主要是因为光生电子和空穴极易复合，导致量子产率降低，降低了光催化效率。而用在电催化降解法中的SnO2催化剂，能够提供羟基自由基，且电场能够有效的分离光生电子和空穴。因此如果将两者结合起来，应该可以产生良好的协同效果，能够快速、高效、无二次污染的降解包含碱性染料废水在内的难降解有机废水，是一种很有发展前量的废水处理方法。因此，本专利技术将TiO2和SnO2混合作为复合电极，协同发挥光催化、电催化作用，为了提高光催化的效率，采用透光材质的透光导电玻璃作为基底。
[0006]基于此，本专利技术提供了一种SnO2‑
TiO2复合电极及制备方法及在水处理中的应用，该SnO2‑
TiO2复合电极以透明导电玻璃为基底，在透明导电玻璃上涂覆SnO2‑
TiO2复合电极膜，本专利技术的复合电极不仅能够改善复合电极中SnO2的电催化性能，还能发挥复合电极中TiO2的光催化功能，光电催化的协同作用使得整个电极的催化效率明显提升。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0008]一种SnO2‑
TiO2复合电极，应用于水处理，所述复合电极包括透明导电玻璃和涂覆在所述透明导电玻璃上的SnO2‑
TiO2复合电极膜，透明导电玻璃优选FTO导电玻璃，所述SnO2‑
TiO2复合电极膜中TiO2的质量比低于50％。
[0009]优选地，所述SnO2‑
TiO2复合电极膜中TiO2的质量比为20
‑
30％，由于TiO2不导电，含量太高直接影响到复合电极的导电性能；而含量太低则影响复合电极的光催化效果。
[0010]优选地，所述SnO2‑
TiO2复合电极膜是通过丝网印刷技术形成在所述透明导电玻璃上的，采用丝网印刷技术制备SnO2‑
TiO2复合电极，不仅制备的SnO2‑
TiO2复合电极膜与透明导电玻璃结合紧密，而且制备方法简单，成本较低。
[0011]基于相同的专利技术构思，本专利技术还提供了一种SnO2‑
TiO2复合电极的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1：获取SnO2‑
TiO2复合物、透明导电玻璃；
[0013]S2：将SnO2‑
TiO2复合电极沉积到所述透明导电玻璃上，得到极片。
[0014]优选地，所述步骤S2为：采用丝网印刷技术将SnO2‑
TiO2复合电极涂覆到所述透明导电玻璃上。
[0015]进一步地，所述步骤S2具体为：
[0016]S201：粘接剂制备；松节油透醇和乙基纤维素混合，在100℃下搅拌至乙基纤维素溶解，所述乙基纤维素质量占所述粘接剂总重的5
‑
10％；
[0017]S202：浆料研磨；将SnO2‑
TiO2复合物、低温玻璃粉按预设质量比混合，混合后再加入所述步骤S201的粘接剂，研磨均匀得到浆料；其中所述低温玻璃粉占所述浆料总重的70
‑
80％，粘接剂占浆料的质量比为5
‑
10％；
[0018]S203：丝网印刷：将步骤S202得到的浆料通过丝网印刷法印刷在透明导电玻璃上，得到极片；
[0019]S204：热处理：将所述步骤S203得到的极片进行热处理。
[0020]进一步地，所述步骤S3的热处理具体为：将极片放置于炉腔中，以5
‑
20℃/min的升温速度升温至300
‑
500℃，保温1
‑
3h，然后随炉冷却。
[0021]优选地，所述SnO2‑
TiO2复合物中TiO2质量占比为20
‑
30％。
[0022]优选地，所述SnO2‑
TiO2复合物中SnO2的颗粒和TiO2的颗粒尺寸均小于100纳米，纳米级的颗粒材料能产生更多的活性位点，也有助于SnO2和TiO2两种材料之间的充分接触，也能更好地发挥出两种电极材料的光电协同催化作用。
[0023]本专利技术还提供了一种SnO2‑
TiO2复合电极在废水处理中的应用，所述SnO2‑
TiO2复合电极为上述的SnO2‑
TiO2复合电极或为上述的SnO2‑
TiO2复合电极的制备方法得到的。
[0024]本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0025]1、本专利技术的SnO2‑
TiO2复合电极，使用透光导电玻璃作为基体，极大地提高了TiO2的光催化能力，而SnO2的电催化能力在提升电极降解能力的同时，通过协同作用进一步提升了TiO2的光催化能力，使得整个复合电极的降解能力得到提升。
[0026]2、本专利技术提供的SnO2‑
TiO2复合电极的制备方法，以商品化的SnO2、TiO2和其他易得的材料为原料，制备工艺简单，条件温和，可重复性强，成本较低，为商业化生产提供了可能。
[0027]3、本专利技术在制备SnO2‑
TiO2复合电极时，优选丝网印刷方式，合理使用低温玻璃粉配比以及热处理工艺，在热处理过程中消除掉粘接剂，将低温玻璃粉融化作为新的粘接剂，将复合电极膜牢固粘接到透明导电玻璃上，因此采用本专利技术的丝网印刷技术制得的SnO2‑
TiO2复合电极，使得制备的复合电极膜与透明导电玻璃紧密结合，确保电荷能有效在电极材料与导电玻璃之间传递，混合均匀的纳米颗粒能最大发挥SnO2的电催化作用和的TiO2光...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SnO2‑
TiO2复合电极，应用于水处理，其特征在于，所述复合电极包括透明导电玻璃和涂覆在所述透明导电玻璃上的SnO2‑
TiO2复合电极膜，所述SnO2‑
TiO2复合电极膜中TiO2的质量比低于50％。2.根据权利要求1所述的SnO2‑
TiO2复合电极，其特征在于，所述SnO2‑
TiO2复合电极膜中TiO2的质量比为20
‑
30％。3.根据权利要求1所述的SnO2‑
TiO2复合电极，其特征在于，所述SnO2‑
TiO2复合电极膜是通过丝网印刷技术形成在所述透明导电玻璃上的。4.一种SnO2‑
TiO2复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取SnO2‑
TiO2复合物、透明导电玻璃；S2：将SnO2‑
TiO2复合电极沉积到所述透明导电玻璃上。5.根据权利要求4所述的SnO2‑
TiO2复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2为：采用丝网印刷技术将SnO2‑
TiO2复合电极涂覆到所述透明导电玻璃上。6.根据权利要求5所述的SnO2‑
TiO2复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：S201：粘接剂制备；松节油透醇和乙基纤维素混合，在100℃下搅拌至乙基纤维素溶解，所述乙基纤维素质量占所述粘接剂总重的5
‑
10％；S202：浆料研磨；将SnO2‑
TiO2复合物、低温玻璃粉按预设质量比混...

【专利技术属性】
技术研发人员：张滨义，
申请(专利权)人：上海丁香环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：