[发明专利]含锡锑中间层的钌钯钴涂层钛电极

说明书

技术领域

本发明属于电化学技术领域的电催化氧化反应体系中阳极涂层材料，特别是一种含锡锑中间层的钌钯钴涂层钛电极。

背景技术

涂层钛电极又称为DSA(Dimensionally Stable Anodes，DSA)电极，是近年来电化学研究领域里最成功的技术突破之一，DSA电极作为阳极时，对废水中的有机、无机污染物均有较好的去除效果。阳极是电催化反应进行以及活性物质产生的场所。不同的阳极材料会对催化反应的类型、有机物降解效率及电极使用寿命产生很大影响。

电催化技术中经常作为阳极使用的传统钛基二氧化钌（RuO2/Ti）在使用过程中极易溶解，致使电极使用寿命较短，且其电催化性能不高，在水处理中催化降解污染物过程中会析出大量的氧，加速了涂层的破坏，并且导致水处理效率降低。而其它阳极材料如氧化铅（PbO2）、氧化锡（SnO2）、氧化铱（IrO2）及其多元涂层电极，除了存在电催化性能不高及使用寿命较短的缺点外，部分材料还存在着价格昂贵、制备条件较苛刻等问题，限制了这些材料在水处理领域中的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种较RuO2电极具有更高电化学性能和使用寿命的DSA电极的涂层材料组分配比。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种含锡锑中间层的钌钯钴涂层钛电极，钛板主体表面有若干层锡锑氧化物涂层作为中间层，中间层表面有若干层钌钯钴氧化物涂层作为表层；钌钯钴氧化物涂层的组分形式为二氧化钌RuO2、氧化钯PdO、氧化钴CoO和氧化钴Co2O3，电极表层组分摩尔配比为n(Ru): n(Pd): n(Co)=1:(0.5~5):(0.35~3.5)。

本发明与现有技术相比，其显著优点： 相对于传统RuO2/Ti电极，本发明电极具有更低的析氯电位和更高的析氧电位，且具有较长的使用寿命；当Sn-Sb中间层引入5层后，电极的电化学性能进一步改善，且使用寿命进一步提高。

附图说明

图1是本发明含锡锑中间层的钌钯钴涂层钛电极的剖面结构示意图。

图2是本发明含锡锑中间层的钌钯钴涂层钛电极制作的工艺流程图。

图3是本发明含锡锑中间层的钌钯钴涂层钛电极表面涂层不同区域的扫描电子显微镜图（×3000倍）。

图4是不同的Co添加比例所制成的电极（其中30%添加比为本发明涂层钛电极）的析氯曲线（a）、析氧曲线（b）图；其中析氯曲线测试条件为：在0.1mol/L的氯化钠（NaCl）溶液中进行电位扫描，扫描范围为0~2.2V；析氧曲线测试条件为：在0.1mol/L的硫酸钠（Na2SO4）溶液中进行电位扫描，扫描范围为0~2.5V。图5是本发明涂层钛电极与传统RuO2/Ti电极析氯曲线对比，其中，(1)是RuO2/Ti电极，(2)是Ru-Pd-Co/Ti电极，(3)是Ru-Pd-Co/Sn-Sb/Ti电极。

图6是本发明涂层钛电极与传统RuO2/Ti电极循环伏安曲线对比，其中，(1)是RuO2/Ti电极，(2)是Ru-Pd-Co/Sn-Sb/Ti电极。

图7是本发明含锡锑中间层的钌钯钴涂层钛电极与传统RuO2电极相比较的对水中硝基苯（NB）去除效果图，以及本发明涂层钛电极对水中有机物的总有机碳（TOC）的去除效果。其中曲线1为本发明涂层钛电极对NB去除率变化趋势；曲线2为传统RuO2/Ti电极对NB去除率变化趋势；曲线3为本发明涂层钛电极对水中TOC去除率变化趋势。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

结合图1，本发明含锡锑中间层的钌钯钴涂层钛电极，钛板主体1表面有若干层锡锑氧化物涂层2作为中间层，中间层表面有若干层钌钯钴氧化物涂层3作为表层；通过向RuO2中添加一定比例的钯（Pd、PdO）钴（Co、CoO、Co2O3）元素作为电极表层，提高了电极的电催化性能及使用寿命；通过添加锡锑氧化物中间层，进一步提高电极的电催化性能和使用寿命；通过多种测试途径并将电极用于水处理过程，证明本实用新型电极较传统RuO2电极具有更高的电催化性能及更长的使用寿命，并对水中的有机污染物具有较好的去除效果。钌钯钴氧化物涂层3的组分形式为二氧化钌RuO2、氧化钯PdO、氧化钴CoO和氧化钴Co2O3，电极表层组分摩尔配比为n(Ru): n(Pd): n(Co)=1:(0.5~5):(0.35~3.5)。