本发明专利技术公开了一种不溶性钛基催化电极的制备方法，属于催化电极技术领域。即采用电沉积法制备SnO2-CeO2/Ti不溶性电极，包括以下步骤：制备镀锡电镀液SnCl4∶NaSO4∶H2SO4摩尔比为8～12∶80～120∶0.8～1.2，镀铈电镀液CeCl4∶NaSO4∶H2SO4摩尔比为0.8～1.2∶80～120∶0.8～1.2；控制电流密度和电镀时间，制备不溶性钛基催化电极，当电极表面发黑时，水洗晾干，马弗炉中恒温氧化，冷却至室温。本发明专利技术制备工艺简单，可控性好，适合工业连续生产，制备的电极表面无“龟裂”，电极析氧过电位高，催化活性强，电催化效率高，使用时无需添加化学试剂，无二次污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及及其处理染料废水的技术，所制备的SnO2-CeO2Zti不溶性电极作阳极，以不锈钢为阴极，可电催化氧化处理染料废水的技术，属于催化电极
技术介绍
近年来，随着印染技术的发展和进步，使PVA浆料、人造丝碱物(主要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解有机物进入水体，对环境和人类造成严重危害，而传统的处理方法很难将这些有机物去除。由于电催化有机废水具有高效，无二次污染、简单、快速等特点，近10年来，电催化在废水处理领域得到广泛发展和应用。，在电催化废水处理系统中，电极是电催化反应器的核心，因而制备开发综合性能好的阳极材料为该专利技术的重心。 传统电极存在析氧过电位低，催化活性低，电极表面涂层易溶解等缺点，而优良的不溶性阳极要求有较高的析氧过电位和催化活性，且在废水中具有较高的稳定性和抗腐蚀性，较高的析氧过电位和催化活性电极在电解过程中，副反应少，电流效率高，消耗电能少，能有效降低废水处理成本，提高经济效益。申请号为200610144146. 9的中国专利技术专利公开了一种采用铱钽锡氧化物涂层钛电极电解处理有机废水的方法，虽然此电极可以去除多种有机物，但去除率不高，电流密度过大，电流效率低，电极制备工艺复杂。申请号为03133317. 6采用钛为基体涂敷有二氧化铅或二氧化锡的不溶性电极为阳极，电解30 120min处理低化学需氧量的炼油废水，效果良好。钛基二氧化铅不溶性电极对苯酚有较好的降解性能，但存在涂层溶解的问题，铅为重金属，产生二次污染。申请号201010218092. 2制备了一种表面覆盖纳米铑铱涂层的钛电极材料，电极具有导电效果好、过电位低、电流效率高的特点，但制备工艺复杂，电极需经过重复加热、冷却，表面涂层容易发生“龟裂”，在电解过程中，腐蚀粒子通过裂缝腐蚀基材，电极催化性能不稳，电极寿命短。申请号200910085589. 5，采用喷砂法对钛基体进行预处理，制备了钛基IrO2-Ta2O5电极。喷沙法有效的提高了电极的寿命，但Ir和Ta均为贵金属，价格昂贵，因此制备电极成本高，难以在废水处理领域实现工业化应用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点和不足，本专利技术首要目的是提供一种新的电极材料的简单制备工艺，制备一种催化活性高，电流效率高，电极寿命长的不溶性钛基催化电极 Sn02-Ce02/Ti，利用电催化氧化技术处理染料废水，即采用电沉积法制备不溶性钛基催化电极电解处理染料废水时，耗能低且无需添加化学试剂无二次污染，同时提高对染料废水去除率，能满足工业需要。本专利技术的目的通过下述技术方案实现本专利技术，其特征在于，采用电沉积法制备 Sn02-Ce02/Ti不溶性电极，包括如下步骤(1)制备锡、铈氧化物电镀液称取氯化锡、硫酸、硫酸钠溶于去离子水中，SnCl4 NaSO4 H2SO4摩尔比为8 12 80 120 0.8 1.2配制成镀锡电镀液，氯化锡的浓度为0.4 0.8mol/L;称取氯化铈、硫酸钠加入硫酸溶液中，CeCl4 NaSO4 H2SO4摩尔比为0. 8 1. 2 80 120 0. 8 1. 2配制成镀铈电镀液，氯化铈的浓度为0. 04 0. 08mol/L。(2)钛基体的预处理钛片用质量浓度10 20%的NaOH溶液碱洗除油5 lOmin，然后放入质量浓度 10 20% HCl溶液中浸泡1 5min，将钛片清洗后，用质量分数10 20%的草酸溶液进行酸煮刻蚀，钛片的刻蚀时间为80 150min，放入无水乙醇中待用；(3)电极制备在镀铈和镀锡溶液中，控制电流密度和电镀时间，制备不溶性钛基催化电极。在 10 30mA · cm—2电流下，用不锈钢为阳极，镀铈时间为10 40s，镀锡时间为150 300s， 当电极表面发黑时，用去离子水轻轻冲洗。待自然晾干后，放于马弗炉中，室温开始升温，升温速度为l°c /min，加热至500°C，恒温氧化80 120min，后冷却至室温。采用本专利技术制备的高催化氧化性能的电极对染料废水进行电催化氧化反应，以上述制备的Sn02-Ce02/Ti不溶性电极为阳极，不锈钢为阴极，对染料废水进行电催化氧化反应。采用双阴极，单阳极电极组，电解条件电压3 5V，pH值3 7，电极间距5 25mm， 电解时间5 30min。电催化氧化酸性红14废水30min后，COD去除率达98. 3%，电催化氧化5min后，COD去除率达97. 5%, COD值均降至50mg/L以下，达到国家排放标准。本专利技术与相应技术相比，具有如下优点(1)本专利技术采用电沉积法制备电极与涂刷法相比无需反复涂刷，制备工艺简单，可控性好，适合工业连续生产，制备的电极表面无“龟裂”，如附图1所示。(2)采用本专利技术治本的电极在对染料废水进行电解反应过程中无需添加化学试剂，无二次污染，本专利技术电解反应过程中产生具有强氧化性的粒子如羟基自由基等，可以吸附在电极表面与废水中的有机物无选择的直接反应，将其矿化为二氧化碳和水。(3)本专利技术制备的电极耐蚀性强，使用寿命长，经试验，采用采用电沉积法制备的 Sn02-Ce02/Ti不溶性电极使用寿命长达3. 5 4年。(4)本专利技术制备的电极析氧过电位高，催化活性强，电催化效率高，经实验测试所制备的Sn02-Ce02/Ti不溶性电极的析氧过电位达2. 2V左右。如电解罗丹明B染料废水(COD 为150mg/L) 5min后，COD去除率97. 5%，吨水耗电为0. 02度。(5)电解反应在常温下就能进行，反应条件温和，电解设备简单，占地少，可机械化程度高。附图说明图1为实施例1电极的SEM图； 图2为实施例1电极的XRD谱图； 图3实施例1的酸性红14的催化电解图。具体实施方式实施例1一种不溶性钛基催化电极的制备及其处理染料废水的方法包括如下步骤(1)制备Sn02-Ce02/Ti不溶性电极①电镀液制备以一定量的氯化锡、硫酸、硫酸钠溶于去离子水中，配制成镀锡电镀液，SnCl4 NaSO4 H2SO4SlO 100 1 (摩尔比)，氯化锡的浓度为0. 5mol/L ；称取一定量的氯化铈、硫酸钠加入一定浓度的稀硫酸中，再加入少量的柠檬酸钠配制成镀铈电镀液 CeCl4 NaSO4 H2SO4Sl 100 1 (摩尔比)，氯化铈的浓度为 0. 05mol/L。②钛基材预处理将基材切割成工艺尺寸为50mmX25mm，用IONaOH碱洗除去基材表面的油污lOmin，除油后的基材放入10% HCl溶液中浸泡5min。取出用10%草酸溶液加热至沸腾刻蚀池后，用去离子水冲洗，无水乙醇擦拭待用。③电极制备在20mA ^nT2电流下，用不锈钢为阳极，镀铈时间为20s，镀锡时间为 180s，当电极表面发黑时，用去离子水轻轻冲洗。待自然晾干后，放于马弗炉中，室温开始升温，升温速度为1°C /min,加热至500°C，恒温氧化120min，后冷却至室温，即制得SnO2-CeO2/ Ti不溶性电极，所制备的电极的SEM图和XRD谱图，见图1和图2。(2)对染料废水进行电解反应以上述制备好的不溶性钛基催化电极为阳极，不锈钢为阴极，电解装置用JJ-I磁力搅拌器搅拌，采用单阳极，双阴极组，阴、阳电极的有效面积均为50mmX25mm，电极间距为 IOmm本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种不溶性钛基催化电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（１）制备锡铈氧化物电镀液称取氯化锡、硫酸、硫酸钠溶于去离子水中，ＳｎＣｌ４∶ＮａＳＯ４∶Ｈ２ＳＯ４摩尔比为８～１２∶８０～１２０∶０．８～１．２配制成镀锡电镀液，氯化锡的浓度为０．４～０．８ｍｏｌ／Ｌ；称取氯化铈、硫酸钠加入硫酸溶液中，ＣｅＣｌ４∶ＮａＳＯ４∶Ｈ２ＳＯ４摩尔比为０．８～１．２∶８０～１２０∶０．８～１．２配制成镀铈电镀液，氯化铈的浓度为０．０４～０．０８ｍｏｌ／Ｌ；（２）钛基体的预处理钛片用质量浓度１０～２０％的ＮａＯＨ溶液碱洗除油５～１０ｍｉｎ，然后放入质量浓度１０～２０％ＨＣｌ溶液中浸泡１～５ｍｉｎ，将钛片清洗后，用质量分数１０～２０％的草酸溶液进行酸煮刻蚀，钛片的刻蚀时间为８０～１５０ｍｉｎ，放入无水乙醇中待用；（３）电极制于马弗炉中，室温开始升温，升温速度为１℃／ｍｉｎ，加热至５００℃，恒温氧化８０～１２０ｍｉｎ，后冷却至室温。备在步骤（１）镀铈和镀锡溶液中，控制电流密度和电镀时间，制备不溶性钛基催化电极，全部在１０～３０ｍＡ·ｃｍ－２电流下，用不锈钢为阳极，其中镀铈时间为１０～４０ｓ，镀锡时间为１５０～３００ｓ，当电极表面发黑时，用去离子水冲洗，待自然晾干后，放...
【技术特征摘要】
1. 一种不溶性钛基催化电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)制备锡铈氧化物电镀液称取氯化锡、硫酸、硫酸钠溶于去离子水中，SnCl4 NaSO4 吐504摩尔比为8 12 80 120 0.8 1.2配制成镀锡电镀液，氯化锡的浓度为0.4 0.8mol/L;称取氯化铈、硫酸钠加入硫酸溶液中，CeCl4 NaSO4 H2SO4摩尔比为0. 8 1. 2 80 120 0. 8 1. 2配制成镀铈电镀液，氯化铈的浓度为0. 04 0. 08mol/L ；(2)钛基体的预处理钛片用质量浓度10 20%的NaOH溶液碱洗除油5 lOm...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏刚，曾海燕，乔宁，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11
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