【技术实现步骤摘要】
本申请属于电催化阳极领域，具体涉及一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料与其制备方法及应用。
技术介绍
1、现阶段的高级氧化工艺不适用也不满足mcs的处理要求。
2、藻毒素(mcs)具有环七肽结构，性质稳定，可在15～30℃下长时间存在。研究表明，及时在300℃下mcs仍能长时间不分解。现阶段的高级氧化工艺在实际应用中仍存在较强的局限性，包括①颗粒催化剂团聚，降低活性点位暴露程度；②较低的传质效率；③产生的ros无法快速和目标污染物接触，造成自由基自淬灭或无效的氧化反应。不完全降解产生的mcs中间产物仍可能具有较高生物毒性。因此，降解效率更高、性能更稳定的高级氧化工艺非常必要。
3、电催化是可持续环境修复和化学合成的一种有前景的方法。尽管在开发高活性电催化剂方面取得了显著进展，但电催化剂性能的完全发挥通常受到缓慢的传质过程的限制。为了解决这个问题，电化学膜作为一种有前景的解决方案被开发出来。由于电极中存在多尺度的孔隙网络，与传统平板电极相比，电化学膜的扩散层厚度可以大大降低，这有助于增强反应物的传质和活性位点利用。尽管电化学膜已被广泛应用于包括水处理反应器、电化学合成电解池和氧化还原流动电池在内的电化学系统中，但由于缺乏构效关系，对于特定应用的设计原则尚不清楚。这一差距源于空间限域孔道中传质和电化学反应的复杂性。例如，决定电化学膜性能的最关键因素之一是孔径，它直接关系到孔道的传质和电化学性质，然而目前所报道的电化学膜在催化剂和孔隙几何形状上存在差异，几乎不可能定量评估孔径的影响。此外，孔径如何影响反应机制仍是
4、同时空间限域的类芬顿反应，难以应用到复杂的地表水环境中，氧化剂的加入也会影响水质和口感。因此，研发限域强化的电催化氧化材料和工艺对保障水源地安全具有重要意义。
5、由于现阶段研发的电催化阳极(bdd，dsa，钛氧化物等)都基于金属二维构型材料研制，直接影响了电极材料的微观结构，限制了对污染物的连续接触和强化降解能力；并且传统掺杂和刻蚀的修饰方法，对电极微观形貌的影响具有随机性，难以提出一种对电催化阳极孔道结构和晶格形态的精准可控调节策略，制约着电解水产·oh路径活性位点的研究。
6、因此，制备具有可控纳米尺寸孔道结构的双通亚氧化钛(ti4o7)阳极，并采用表面活性剂和过渡金属掺杂，制备出不同晶格结构的阳极材料，从而制备出对mcs深度处理和脱毒的电催化阳极材料具有重要的意义。
技术实现思路
1、本申请制备了具有可控纳米尺寸孔道结构的双通亚氧化钛(ti4o7)阳极，并采用表面活性剂和过渡金属掺杂，制备出不同晶格结构的阳极材料。具体的技术方案如下：
2、一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料，为一种不同孔道和晶格结构的ti4o7阳极薄膜材料，孔径在50-350nm，掺杂金属为la或cu或zn。
3、所述不同孔道和晶格结构的ti4o7阳极薄膜材料制备方法，分为两个部分：孔道构筑与掺杂强化。
4、进一步的，所述孔道构筑是利用二次阳极氧化法，在tio2箔表面进行精加工，形成与母体金属一体的多孔tio2阳极。
5、进一步的，所述孔道构筑的具体步骤如下：
6、s1.将裁剪好的tio2箔抛光、洗净，放入0.3mol/l的h3po4与0.3mol/l的h2c2o4酸性电解溶液中，电解液温度为5℃，氧化时间设置为1.5h；
7、s2.恒温下的h3po4和h2c2o4溶液中浸泡基片，二次电解与一次电解条件相同，时间设置为6h；
8、s3.使用降压法脱膜，蒸馏水洗净、烘干、扩孔，通过控制电流强度，制成不同孔径的双通tio2箔膜。
9、进一步的，所述掺杂强化是将制备出的tio2箔膜在特制溶液中浸渍。
10、进一步的，所述掺杂强化的具体步骤如下：
11、s4.表面活性剂选用月桂酸钠，掺杂金属选用la，cu，zn；
12、s5.用不同孔径的tio2箔膜在s1溶液中充分浸渍后，在氢气：氦气＝2:1的氛围下，800℃煅烧2小时；
13、s6.将不同孔径的tio2箔膜取出后再次用混合溶液浸渍、煅烧，反复3次，即制备出了不同孔道和晶格结构的ti4o7阳极薄膜。
14、薄膜阳极材料在对藻毒素(mcs)处理方面的应用。
15、本申请的优点和效果如下：
16、1.本申请制备了具有可控纳米尺寸孔道结构的双通亚氧化钛(ti4o7)阳极，并采用表面活性剂和过渡金属掺杂，制备出不同晶格结构的阳极材料。
17、2.本申请制备出了能对mcs深度处理和脱毒的电催化阳极材料。
18、3.本申请制备出的材料能应用到复杂的地表水环境中，减少氧化剂的使用，且对保障水源地安全具有重要意义。
19、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
20、根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。
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1.一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料，其特征在于，为一种不同孔道和晶格结构的Ti4O7阳极薄膜材料，孔径在50-350nm，掺杂金属为La或Cu或Zn。
2.根据权利要求1所述的一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料的制备方法，其特征在于，不同孔道和晶格结构的Ti4O7阳极薄膜材料制备方法，分为两个部分：孔道构筑与掺杂强化。
3.根据权利要求2所述的一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料的制备方法，其特征在于，所述孔道构筑是利用二次阳极氧化法，在TiO2箔表面进行精加工，形成与母体金属一体的多孔TiO2阳极。
4.根据权利要求3所述的一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料的制备方法，其特征在于，所述孔道构筑的具体步骤如下：
5.根据权利要求2所述的一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂强化是将制备出的TiO2箔膜在特制溶液中浸渍。
6.根据权利要求5所述的一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂强化的具体步骤如下：
7.一种如权利要求1所述的薄膜阳极材料在对藻毒素(
...【技术特征摘要】
1.一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料，其特征在于，为一种不同孔道和晶格结构的ti4o7阳极薄膜材料，孔径在50-350nm，掺杂金属为la或cu或zn。
2.根据权利要求1所述的一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料的制备方法，其特征在于，不同孔道和晶格结构的ti4o7阳极薄膜材料制备方法，分为两个部分：孔道构筑与掺杂强化。
3.根据权利要求2所述的一种纳米孔道限域结构的薄膜阳极材料的制备方法，其特征在于，所述孔道构筑是利用二次阳极氧化法，在tio2箔表面进行精加工，形成与母体金属一...
【专利技术属性】
技术研发人员：段平洲，钟宇翔，郑利霞，张翼飞，庞瑞，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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