【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电催化的，涉及一种气固相电催化氧化vocs的电极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、挥发性有机物(vocs)不仅是室内空气中的主要气态污染物，对人体健康具有很大危害，而且是臭氧和灰霾形成的前体物，导致大气环境污染。vocs的去除一直是研究的热点。vocs的去除技术主要包括吸附、催化氧化技术等。
2、吸附技术能够常温去除vocs，但是存在吸附材料易吸附饱和、需频繁更换、产生二次污染等问题。如cn109364739a公开了一种废气vocs的连续去除工艺及其专用装置，该装置包括气体吹扫装置、除雾装置、电解液循环装置、toc检测分析装置、工控机和至少两个并联使用的结构相同的吸附-降解-再生一体化装置；所述吸附-降解-再生一体化装置包括壳体、设在壳体内的吸附-降解-再生单元和设在壳体上的废气入口、吹扫气体入口、电解液进口、电解液出口和排气口；废气入口连通废气vocs，吹扫气体入口连通气体吹扫装置，电解液进口和电解液出口连通电解液循环槽，排气口连通toc检测分析装置，工控机与toc检测分析装置相连。
3、热催化氧化技术可以在中低温彻底氧化vocs为二氧化碳和水。由于苯系物分子结构复杂，室温条件下催化材料难以实现苯系物的氧化去除。如cn208627023u公开了一种臭氧催化氧化去除vocs的装置，包括反应罐、设置于反应罐两端的烟气入口和烟气出口，所述反应罐包括前端管道、催化反应单元和后端管道，所述前端管道内沿烟气运动方向依次设置有臭氧投加均布器、整流板，所述臭氧投加均布器与臭氧源连接，所述后端管道设置
4、电催化氧化技术可以实现常温常压下气相vocs的消除，其原理为电极氧化水蒸气产生羟基自由基等高活性氧物种氧化vocs生成二氧化碳和水。目前，电催化去除vocs的效率有待提高，非常有必要通过改进电极材料，提高催化氧化vocs性能。
5、因此，如何提升电催化氧化技术去除vocs的效率，提升电催化氧化性能，是目前亟需解决的。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种气固相电催化氧化vocs的电极材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的电极材料，通过在sno2中掺杂碱金属，可改变室温下电催化氧化去除vocs的效率，提升催化性能，实现vocs的有效去除。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种气固相电催化氧化vocs的电极材料，所述电极材料包括sno2以及掺杂于所述sno2表面的碱金属。
4、本专利技术提供的电极材料，通过在sno2中掺杂碱金属，提高电子转移和材料的导电性，增加相同电压下电流强度，促进水的活化和羟基自由基等活性氧物种产生，可改变室温下电催化氧化去除vocs的效率，提升催化性能，实现vocs的有效去除。
5、优选地，所述碱金属以氧化物的形式掺杂于sno2层表面。
6、本专利技术提供的sno2层为薄片状，除薄片状要求外，形状不统一，包括规则或不规则的形状。
7、优选地，所述碱金属元素包括li、na、k、rb、cs或fr中的任意一种或至少两种的组合，优选为li和/或na。
8、本专利技术中，选用li或na作为掺杂元素，相比于其他的碱金属元素，可更好地实现材料导电性提高、促进羟基自由基产生和vocs氧化。
9、优选地，所述碱金属与sn的摩尔比为(0.01～0.5):1，例如0.01:1、0.05:1、0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1或0.5:1等。
10、本专利技术中，碱金属与sn的摩尔比过大，即碱金属掺入过多，不利于羟基自由基产生和vocs氧化；而摩尔比过小，即碱金属掺入过少，又很难实现、增强材料导电性、提高羟基自由基产生和vocs氧化性能的目的。
11、优选地，所述sno2表面还掺杂有sb。
12、本专利技术中，sno2表面还掺杂有sb，与碱金属协同配合，可更好地解决羟基自由基产生量少、氧化vocs效率低的问题。
13、优选地，所述sb和sn的摩尔比为(0.01～0.49):1，例如0.01:1、0.05:1、0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1或0.49:1等。
14、本专利技术中，sb和sn的摩尔比过大，即sb掺杂过多，会影响材料导电性、析氧电位和vocs氧化性能；而摩尔比过少，即sb掺杂过少，又会导致析氧电位得不到有效提高，羟基自由基产生量少，从而vocs氧化性能下降。
15、第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的气固相电催化氧化vocs的电极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
16、在sno2层表面掺杂碱金属，得到所述气固相电催化氧化vocs的电极材料。
17、优选地，所述sno2层的制备方法包括电沉积法。
18、优选地，所述电沉积法包括将sn的可溶性盐溶液在基底表面电解沉积得到sno2层。
19、优选地，所述电解的电流密度为16～20ma/cm2，例如16ma/cm2、17ma/cm2、18ma/cm2、19ma/cm2或20ma/cm2等。
20、优选地，所述电解沉积的时间为10～60min，例如10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等。
21、优选地，所述掺杂的方法包括溶胶凝胶法或浸渍法。
22、可以实现碱金属掺杂于sno2层表面的方法，本专利技术均适用。
23、优选地，所述浸渍法包括将sno2层浸渍于碱金属可溶性盐溶液中，干燥，焙烧。
24、本专利技术提供的碱金属可溶性盐溶液，其中的盐的种类选择，本专利技术不做特别限定，可溶的碱金属盐类，本专利技术均适用，包括但不限于碱金属卤素盐、碱金属碳酸盐等。
25、优选地，所述焙烧的温度为300～600℃，例如300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃等。
26、本专利技术中，焙烧的温度过低，会导致材料稳定性差；而焙烧的温度过高，又会使得掺杂元素团聚、烧结、分散度降低。
27、优选地，所述焙烧的时间为2～6h，例如2h、3h、4h、5h或6h等。
28、优选地，所述碱金属掺杂的同时，还包括sb的掺杂。
29、优选地，sb的掺杂的方法包括：将sno2层浸渍于碱金属和sb的混合可溶性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气固相电催化氧化VOCs的电极材料，其特征在于，所述电极材料包括SnO2以及掺杂于所述SnO2表面的碱金属。
2.根据权利要求1所述的气固相电催化氧化VOCs的电极材料，其特征在于，所述碱金属以氧化物的形式掺杂于SnO2层表面；
3.根据权利要求1或2所述的气固相电催化氧化VOCs的电极材料，其特征在于，所述碱金属与Sn的摩尔比为(0.01～0.5):1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的气固相电催化氧化VOCs的电极材料，其特征在于，所述SnO2表面还掺杂有Sb；
5.一种如权利要求1-4任一项所述的气固相电催化氧化VOCs的电极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的气固相电催化氧化VOCs的电极材料的制备方法，其特征在于，所述SnO2层的制备方法包括电沉积法；
7.根据权利要求5或6所述的气固相电催化氧化VOCs的电极材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂的方法包括溶胶凝胶法或浸渍法；
8.根据权利要求4-7任一项所述的气固相电催化氧化VOCs
9.一种电催化电极，所述电催化电极包括金属基底，其特征在于，所述电催化电极还包括位于所述金属基底表面的活性物质层，所述活性物质层的材料包括如权利要求1-4任一项所述的气固相电催化氧化VOCs的电极材料。
10.一种电催化电极的用途，其特征在于，所述用途包括将如权利要求9所述的电催化电极用于气固相电催化氧化VOCs。
...【技术特征摘要】
1.一种气固相电催化氧化vocs的电极材料，其特征在于，所述电极材料包括sno2以及掺杂于所述sno2表面的碱金属。
2.根据权利要求1所述的气固相电催化氧化vocs的电极材料，其特征在于，所述碱金属以氧化物的形式掺杂于sno2层表面；
3.根据权利要求1或2所述的气固相电催化氧化vocs的电极材料，其特征在于，所述碱金属与sn的摩尔比为(0.01～0.5):1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的气固相电催化氧化vocs的电极材料，其特征在于，所述sno2表面还掺杂有sb；
5.一种如权利要求1-4任一项所述的气固相电催化氧化vocs的电极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的气固相电催...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，巴雯琦，王莲，马金珠，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：
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