【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机电合成，具体涉及一种电氧化合成用具有多层结构的钛基电催化电极的制备方法。
技术介绍
1、5-羟甲基糠醛(hmf)是一种来源于葡萄糖、果糖或纤维素的生物质基平台化合物，它的利用可以实现对石油基化学品的性能补偿和部分替代。由于hmf具有多官能团结构，可以被转化成其它高附加值产物，被广泛应用于制药、精细化工、燃料等领域。其中备受瞩目的是它的氧化产物2,5-呋喃二甲酸(fdca)。fdca可以作为单体替代石油基对苯二甲酸(tpa)(生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的单体)生产生物质基塑料，其中聚2,5-呋喃二甲酸乙烯酯(pef)、聚2,5-呋喃二甲酸丙烯酯(ppf)在气体阻隔性、水阻隔性和易加工的热力学性能均优于pet。另外，它也可以用作杀菌剂、螯合剂，具有开发潜力和应用价值。通过hmf的选择性氧化制备fdca可以使用化学催化法、酶催化法实现，但这些方法可能受限于环境污染、反应条件苛刻或反应效率低下的限制。因此，电化学法制备fdca成为目前研究的热点，电化学法不仅条件温和、避免使用强氧化剂，而且可以利用绿电。另外，对反应的起始和终止操作性强，是一种清洁、高效、便捷的途径。
2、近年来，研究者们已经开发出许多用于hmf电氧化的高效电催化剂，目前面临的挑战是实现在工业电解条件下电极的稳定运行。电催化电极由催化剂与基体组成，常用的碳基体在水溶液中强氧化条件下时容易被氧化导致结构坍塌和表面催化剂的脱落。选用形稳性电极基体是提高电极稳定性的有效方式，专利cn 115613070 a公开了一种钛基锡锑镍金属涂层电极，
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于开发一种电催化氧化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲酸这一高附加值精细化学品的电催化电极，替代该体系下使用的不稳定镍基电极，提供具有多层结构的钛基电催化电极及其制备方法，应用于高效电催化转化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲酸。表面活化后的锡锑氧化物中间层避免ti接触催化层或电解液而钝化，提高了钛电极作为阳极的导电性。此外电化学活化也增加了中间层的粗糙度，为催化层负载提供了更大的接触面积。使整体电极结构稳定，耐久性强。
2、为此，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)钛片的预处理：
5、对ti片进行碱液洗和酸煮处理，具体方法为：将ti片置于10wt％的naoh中超声5分钟，以除去表面油污，随后将其置于30％体积分数的盐酸溶液中煮沸处理30分钟，除去表面氧化膜，最后用去离子水清洗并保存。
6、(2)中间层的制备：
7、将sncl4和sbcl3溶于正丁醇中，加入浓盐酸防止水解，制得混合溶液a用毛刷将混合溶液a均匀刷涂在经过预处理的ti基体上，置于烘箱中干燥，再置于马弗炉中热分解。重复刷涂热分解数次，每次5分钟，最后一次500℃热分解一小时；sncl4和sbcl3摩尔比为9:1；
8、(3)中间层的电化学活化：
9、将制备的中间层钛电极使用去离子水(>18.25mω)清洗后置于0.05～1mol/l的氢氧化钾水溶液中，进行电化学活化；电化学活化方法为：将电极置于0.1mol/l氢氧化钾溶液中，在-1.5v～2v vs.hg/hgo之间进行10～20次循环伏安扫描；
10、(4)催化层的制备：
11、将过渡金属的盐溶液溶于水、乙醇和正丁醇的混合溶剂中，混合均匀制得溶液b。用毛刷将混合溶液b均匀刷涂在经过电化学活化后的中间层表面烘箱中120℃烘干5分钟后，再置于马弗炉中500℃热分解5分钟。重复刷涂和热分解10次，最后一次置于500℃的马弗炉中热分解1小时，制得多层结构钛基氧化物电极；过渡金属的盐为nicl2、cucl2、zncl2、fecl3、cocl2中的一种或多种。
12、进一步地，步骤(2)中马弗炉温度设定为500℃。
13、进一步地，步骤(2)中重复刷涂热分解15次。
14、进一步地，步骤(4)中水、乙醇和正丁醇体积比为2:1:1；
15、进一步地，步骤(4)中溶液b中过渡金属的盐溶液总浓度为1～2mol/l。
16、本专利技术的有益效果：
17、(1)使用中间层钛电极替代镍基电催化电极，在该碱性电解液中避免后者因基体膨胀导致电极逐渐失效的现象，提高了该电催化反应的稳定性；
18、(2)电化学活化中间层抑制了钛基体的钝化，增强了中间层与催化层的结合力，从而提高电极整体的稳定性；
19、(3)使用热分解法制备的催化层含有丰富的氧空位，增强了电极的电催化性能；
20、(4)使用过渡金属氢氧化物作为电催化剂活性物质，成本较低，避免贵金属的消耗。
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1.一种电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中对Ti片进行碱液洗和酸煮处理的具体方法为：将Ti片置于10wt％的NaOH中超声5分钟，以除去表面油污，随后将其置于30％体积分数的盐酸溶液中煮沸处理30分钟，除去表面氧化膜，最后用去离子水清洗并保存。
3.根据权利要求1所述的电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中马弗炉温度设定为500℃。
4.根据权利要求1所述的电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中重复刷涂热分解15次。
5.根据权利要求1所述的电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极的制备方法，其特征在于，步骤(4)中水、乙醇和正丁醇体积比为2:1:1。
6.根据权利要求1所述的电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极的制备方法，其特征在于，步骤(4)
7.根据权利要求1～6任意一项所述方法制备得到的电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极。
...【技术特征摘要】
1.一种电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中对ti片进行碱液洗和酸煮处理的具体方法为：将ti片置于10wt％的naoh中超声5分钟，以除去表面油污，随后将其置于30％体积分数的盐酸溶液中煮沸处理30分钟，除去表面氧化膜，最后用去离子水清洗并保存。
3.根据权利要求1所述的电化学氧化5-羟甲基糠醛的多层结构钛基电催化电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中马弗炉温度设定为500℃。
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