【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境功能材料，尤其涉及一种基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法。
技术介绍
1、电-fenton技术是一种典型的电化学高级氧化方法，广泛应用于难降解污染物处理领域。基于其有望成为传统生化法的替代工艺，逐渐受到研究人员的广泛关注。电-fenton技术的主要原理是利用氧气作为电子受体，在阴极发生2电子氧还原反应(orr)，从而原位生成h2o2(参见公式1-1)。随后，h2o2与体系中的fe2+离子结合(见公式1-2)，生成具有高度氧化性的·oh自由基，用于对污水中的污染物进行高效矿化处理。
2、o2+2e-+2h+→h2o2 (k1≈5.9×10-9 m-1s-1) (1-1)
3、h2o2+fe2+→fe3++·oh+oh- (k2≈70 m-1 s-1) (1-2)
4、fe3++e-→fe2+ (k3≈55 m-1 s-1) (1-3)
5、目前电-fenton技术发展主要受限于其整体工艺效率低，反应速率慢，关键步骤限速严重的问题。基于其工艺原理，考虑其反应步骤一(公式1-1)反应速率(5.9×10-9m-1s-1)远低于反应步骤二(公式1-2)的速率(70m-1s-1)和反应步骤三(1-3)的速率(55m-1s-1)。所以，提高电-fenton技术整体效率低的核心问题在于提高反应步骤一(公式1-1)即o2在电极表面发生2电子orr反应生成h2o2的反应速率。
6、在提高2电子orr反应速率方面，存在两种主要途径：(ⅰ)利用电子结构特性开发带有不同活性位
7、在电-fenton技术中，提高工艺效率低的问题需要兼顾其阴极2电子orr的反应活性、选择性和o2传质。现有技术中虽然分别解决了选择性或o2传质的问题，但这两者是相互协同关系的，无法将2电子orr选择性和o2传质相耦合，也就无法最大程度实现电-fenton体系阴极2电子orr反应速率的提升。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，以解决上述现有技术中存在的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，包括：
3、s1，将泡沫镍裁剪成统一尺寸的电极片，用盐酸对所述电极片进行超声清洗，去除表面金属氧化物，用去离子水冲洗干净后，再用有机溶剂浸泡所述电极片，去除表面有机物，冲洗干净后烘干，得到洁净的泡沫镍电极基底；
4、s2，将六水合硝酸钴、2-甲基咪唑分别溶解于反应溶剂中，得到溶液a、溶液b；
5、s3，将所述溶液a、所述溶液b混合搅拌后，得到混合溶液，将所述泡沫镍电极基底加入混合溶液中，浸泡静置，洗样后得到前驱体；
6、s4，将所述前驱体置于瓷舟中，通过加热炉在空气氛围下进行加热，以固定升温速率升至目标温度，并保持2h，煅烧程序完成后自然降温，得到用于芬顿体系的磁性阴极；
7、s5，将所述磁性阴极与阳极一起组成电极对，在电解质溶液中组成电芬顿体系，在电芬顿体系的阴极和阳极两侧分别施加磁场对应的s极和n极，通过磁场对磁性电极的极性强化。
8、优选地，s1中所述泡沫镍基底为长方形，长度为2～10cm，宽度为1～5cm。
9、优选地，s1中所述有机溶剂为丙酮或乙醇。
10、优选地，s2中所述反应溶剂为去离子水或甲醇。
11、优选地，s2中所述六水合硝酸钴与所述2-甲基咪唑的质量比例决定所述磁性电极的尺寸大小。
12、优选地，s4中所述加热炉为管式炉或马弗炉。
13、优选地，s5中所述磁场为磁场大小可控的电磁铁。
14、优选地，所述磁场强度为50～500mt。
15、优选地，s5中若所述磁场选择永磁铁，则磁场强度为250mt。
16、优选地，s5中所述阳极为铂阳极、石墨阳极和钛阳极中任意一种。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
18、本专利技术提供了一种基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，利用原位生长-蒸发诱导自组装制备高选择性的铁磁性阴极，并通过磁场，对材料本身的铁磁性进行利用，实现2电子orr选择性和o2传质的协同调控，通过磁场条件下，铁磁性阴极进行2电子orr过程的o2传质提升，首次实现了电芬顿体系中2电子orr选择性和o2传质的协同调控下h2o2的高效合成；
19、本专利技术通过实现h2o2的高效合成，提高限速步骤反应速率，达到电-fenton体系效率最大化提升的目的，从而解决电芬顿体系整体效率低下的问题，达到最低成本在污水处理效率提高的同时降低工艺运行能耗。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，S1中所述泡沫镍基底为长方形，长度为2～10cm，宽度为1～5cm。
3.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，S1中所述有机溶剂为丙酮或乙醇。
4.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，S2中所述反应溶剂为去离子水或甲醇。
5.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，S2中所述六水合硝酸钴与所述2-甲基咪唑的质量比例决定所述磁性电极的尺寸大小。
6.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，S4中所述加热炉为管式炉或马弗炉。
7.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，S5中所述磁场为磁场大小可控的电磁铁。
8.根据权利要求7所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，所述磁场强度为50～500m
9.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，S5中若所述磁场为永磁铁，则磁场强度为250mT。
10.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，S5中所述阳极为铂阳极、石墨阳极和钛阳极中任意一种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，s1中所述泡沫镍基底为长方形，长度为2～10cm，宽度为1～5cm。
3.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，s1中所述有机溶剂为丙酮或乙醇。
4.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，s2中所述反应溶剂为去离子水或甲醇。
5.根据权利要求1所述的基于提升电芬顿效率的磁性电极制备方法，其特征在于，s2中所述六水合硝酸钴与所述2-甲基咪唑的质量比例决定所述磁性电极的尺寸大小。
<...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。