【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学水处理技术的电极制备，具体为一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法。
技术介绍
1、亚氧化钛(titani um suboxi de，tixoy，其中x/y>1)是一种介于金属钛和二氧化钛(tio2)之间的过渡态材料。由于其独特的性质，亚氧化钛在多个领域中展现出了潜在的应用价值，尤其在水处理中。亚氧化钛电极材料的制备方法有多种，比如：气相沉积法(cvd)：利用含有钛的前驱体气体，在一定的温度和压力下，进行沉积生成亚氧化钛薄膜。溶液法：利用钛的有机或无机盐，在特定的条件下与还原剂反应，生成亚氧化钛粉末或薄膜。热还原法：通常是将tio2暴露于还原性气体如氢气中，经过高温处理得到亚氧化钛，诸如此类。此外，也可以将亚氧化钛粉末与粘合剂进行烧结制备目标尺寸和规格的电极材料，相比于前面提到的方法，烧结法在操作上更为简单，不需要特殊的设备或复杂的化学反应。这也意味着生产成本相对较低。烧结过程中的高温可以确保材料之间的均匀结合，从而得到均匀的微观结构和良好的导电性。烧结法可以与其他制备方法(如溶液法得到的亚氧化钛粉末)相结合，从而得到具有所需性质的复合材料。
2、高比表面积的电极材料在许多应用中都受到青睐，尤其在水处理领域。高的比表面积意味着有更多的活性位点可用于化学或电化学反应，且由于有更多的反应位点，高比表面积的电极材料可以减少内部电阻，从而提高整体的电化学效率。
3、制备高比表面积的电极材料有多种方法。例如，可以通过在高温、高压的条件下，让前驱体在溶剂中形成有序或无序的微观结构。另
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，解决了上述
技术介绍
提到的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，具体包括以下步骤：
5、s1、原料选择：亚氧化钛粉末、粘结剂以及氧化镁粉末；通过氧化镁粉末的添加，用于在后期处理后，形成电极表面的微孔，从而提高电极的比表面积；
6、s2、原料的混合和电极胚体的制作：将亚氧化钛粉末和粘结剂按照所需的比例混合进行塑形，得电极圆片；可使用搅拌器或是研磨机进行，确保混合的均匀性；可以通过挤出、模压或其他现有塑形技术完成；其中，对电极胚体施加压力的参数具体为：压力为40-50mpa，处理时间为6-10min；
7、s3、电极的热处理：将干燥的电极胚体放入高温炉中进行烧结，得到片状电极；
8、s4、电极的后处理：对片状电极的表面用砂纸进行打磨，然后置于酸性溶液中浸泡30min，再使用去离子水清洗、自然干燥，以得到所需的形状和大小，且表面干净整洁的电极材料。其中，酸性溶液可为硫酸、盐酸中的任意一种，优选为盐酸，盐酸可以有效地去除电极表面的氧化层和其他杂质，以及重现最初通过对氧化镁的酸蚀来在电极表面生成大量微孔结构，从而达到增加电极比表面积的效果。
9、优选的，所述步骤s1中，亚氧化钛粉末中结构为t i4o7的组分比例在95wt％以上，其中，亚氧化钛粉末为钛粉和二氧化钛的混合物，在随后的还原气氛中经过热处理，从而制备亚氧化钛电极。
10、优选的，所述步骤s1中，粘结剂为有机聚合物，具体为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、水玻璃、聚乙烯烷以及聚四氟乙烯中的任意一种，用于增强亚氧化钛的塑形性和稳定性。
11、优选的，所述s2中，还包括将塑形的电极胚体进行自然干燥或置于烘箱中进行干燥，用于除去多余的溶剂和水分。
12、优选的，所述步骤s3中，向高温炉中通入氮气作为保护气体，可以帮助抑制亚氧化钛与空气中的氮气和氧气反应，并移除粘结剂。
13、优选的，所述步骤s3中，还包括将热处理结束后的电极胚体在炉中冷却至室温。
14、优选的，所述步骤s3中，先将电极胚体在300-600℃温度下热处理1-3h，然后在1000-1400℃的温度下热处理1-4h。
15、优选的，所述升温速率为1-8℃/min，优选为3-5℃/min。
16、(三)有益效果
17、本专利技术提供了一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：
18、(1)、该基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，通过使用更低廉的试剂和设备，即可得到表面具有大量微孔结构的亚氧化钛电极材料，相较于现有技术而言，金属类材料的3d打印设备以及大部分cvd设备的价格都较为昂贵，而本技术方案中仅需普通管式炉，价格低廉，成本更低。
19、(2)、该基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，通过使用氮气对亚氧化钛电极在制备过程中进行保护，与传统的需要氩气、氢气保护的制备方法相比，不仅节约了成本，且提升了制备电极过程中的安全性。
20、(3)、该基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，提供的亚氧化钛制备技术不仅成本更低，而且方法更简单，对设备的要求也更低，大量孔隙结构的引入能够有效提升对有机物污染物的吸附效果，并增加它们与自由基的反应概率，从而提高电催化反应效率。
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1.一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，亚氧化钛粉末中结构为Ti4O7的组分比例在95wt％以上。
3.根据权利要求1所述的一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，粘结剂为有机聚合物，具体为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、水玻璃、聚乙烯烷以及聚四氟乙烯中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于：所述S2中，还包括将塑形的电极胚体进行自然干燥或置于烘箱中进行干燥。
5.根据权利要求1所述的一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，向高温炉中通入氮气作为保护气体。
6.根据权利要求1所述的一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，还包括将热处理结束后的电极胚体在炉中冷却至室温。
7.根据权利要求1所述的一种基于模板法的高
8.根据权利要求7所述的一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于：所述升温速率为1-8℃/min。
...【技术特征摘要】
1.一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，亚氧化钛粉末中结构为ti4o7的组分比例在95wt％以上。
3.根据权利要求1所述的一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，粘结剂为有机聚合物，具体为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、水玻璃、聚乙烯烷以及聚四氟乙烯中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于模板法的高比表面积亚氧化钛电极制备方法，其特征在于：所述s2中，还包括将塑形的电极胚体进行自然干燥或置于烘箱中进行干燥。
【专利技术属性】
技术研发人员：何军强，付海浪，杨小刚，
申请(专利权)人：陕西百工佳合钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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